Износостойкий чугун

 

(»/ 5М4852

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (б1) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 26.05.75 (21) 2137309/01 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (43) Опубликовано15.08.76.Бюллетень №30 (45) Дата опубликования описания 19.11.76

z (51) N. Кл, С 22 С 37/04

Государственный комитет

Соввта Министров СССР по делан изобретений и открытий (53) УДК669 13 "

-01 8.25 6 (088,8 ) (72) Авторы изобретения

A. N. Храмченков, Б. И. Ушерович, B. М. Волков и A. B, Шестаков

Минский филиал Научно-исследовательского института технологии автомобильной промышленности

{71) Заявитель (54 ) ИЗНОСОСГ О ЙКИ Й ЧУГУН

Изобрегение относится к металлургии, в частности к получению износосгойких чугунов с шаровидным графитом, которые могут быть использованы для изготовления отливок, работающих при знакопеременных нагрузках с сопутствующей вибрацией.

Известен чугун следующего химического состава, вес,%;

Углерод 31 — 34 10

Кремний 1,9 - 2,5

Марганец 0,6 — 0,9

Медь 0,25 - 0,35

Хром От4 — 0 6

Никель 0,15 — 0,25 д

Олово 0,1 — 0,16

Железо Остальное (1).

Чугун в качестве примесей может содержать, вес.%: серу О, 05 — О, 12; фосфор

0,1 — 0,2. 20

Чугун обладаег высокими механическими свойствами (например твердость чугуна

217-255 НВ), высокой износоегойкосгью, но низким пределом усталости при знакопеременных нагрузках в симметричных и не- 25

2 симметричных циклах "растяжение — сжатие" с одновременным изгибом и соогветсгвуюшей низко- и высокочастотной вибрацией.

Изготовление шатунов двигателей из данного чугуна невозможно, гак как отливки выходят из строя в результате усгалосгного разрушения металла.

Известен также чугун следующего химического состава, вес.%:

Углерод 3,6 — 4,5

Кремний 1,5 — 2,0

Марганец 0,4 — 1,0

Медь 0,7 — 1,0

Хром 0,05 — 0,5

Никель 0,1 — 1,0

Магний 0,015 — 0,06

Бор 0,001 — 0,01

Железо Остальное f2), Недостатком такого чугуна является склонность к кристаллизации с большим количеством цеменгита в тонкостенных отливках типа шатунов вследствие низкого содержания кремния. Кроме того, для разложения цеменгита требуется проведение длительной высокотемпературной гермообрабогки. Отли524852

Г. прудик

Р одак

Корректор С. Шекмар

Заказ 5108/584 Тираж 764 Подписное

11НИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 тые из указанного чугуна шатуны имеют предел усталости не более 13-13,5 кг/мм изза низкой способности чугуна к релаксированию напряжений, возникающих в шатунах при знакопеременных нагрузках. 5

Низкая способность известного чугуна к релаксированию напряжений в деталях объясняется тем, что при наличии 1,5-2,0% кремния. и 0,001-0,01% бора в металле на границах эвтектических колоний выделяются р грубые включения борида 7е (ЬС), повышающие износостойкость чугуна, но препятствующие движению дислокаций через границы зерен. B условиях затрудненной передачи скольжения от зерна к зерну в поликрисгал- 15 лическом материале релаксирование напряжений происходит за счет образования микротрещин, являющихся источником зарождения макрогрещин.

Чугун имеет следующие свойства после 20 гермообработки

Предел прочности, кг/мм 85 - 110

Относительное удлинение, % 4 - . 7 z

Ударная вязкость, кгм/см 2 — 5

Твердость НВ, кг/мм 275 — 325

Предел усталости шатунов кг/мм )3,0- 13,5

Износ, мкм/ч 3,0- 3,5

11елью изобретения является повышение предела усталости без уменьшения износо- 30 стойкости. Это достигается тем, что чугун дополнительно содержит олово при следующих соотношениях компонентов, вес.%:

Углерод 3,4 — 3,8

Кремний 2,4 - 2,8 35

Марганец 0,2 — 0,7

Медь 0,40 — 0,65

Хром 0,01 — 0,10

Никель 0,5 — 1,0

Магний 0,015- 0,07 40

Бор 0,001-0,005

Олово 0,001-0,05()

Железо Остальное.

Предлагаемый чугун выплавляют в печи.

Содержание серы в нем должно находиться

45 в пределах 0,001-0,005%, а фосфора 0,005-0,20%, так как присутствие указанных элементов B больших количествах снижаег предел усгалости. Легирование металла бо50 ром и оловом производят непосредсгвенно о в печи или в ковше при 1300 - 1500 С..

Составитель

Редактор Н. Корченко Техред

При кристаллизации чугуна, содержащего

2,4-2,8% кремния, 0,001-0,005 бора и

0,001-0,50 олова, в тонкостенных отливках практически отсутствует цементит, а твердые включения бора имеют состав типа

);"е (В,Sn,С), дисперсны по своему характеру и располагаются не на границах зерен, а равномерно по объему отливок. Такие включения придают чугуну высокую износостойкость и не препятствуют релаксированию знакопеременных яьпряжений в отливках за счет снижения подвижности дислокаций на границах зерен. Все это способсгвуег повышению предела усталости чугуна до

16-16,5 кг/мм .

Физико-механические свойства описываемого чугуна в гермообрабоганном состоянии следующие:

Предел прочности, кг/мм 87, 1 — 101, 9

Относительное удлинение, % 4.,0 — 4,5

Твердость НВ, к) /мм 269 — 285

Износ, мкм/ч 3,0- 3,5

Предел усталости шатунов, кг/мм

16 — 16,5

Формула изобре гения

Износосгойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, никель, магний, бор и железо, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения предела усталости, он дополнительно содержит олово при следующем соотношении ком понентов, вес.%:

Углерод 3,4 — 3,8

Кремний 2,4 - 2,8

Марганец 0,2 — 0,7

Медь 0,4 — 0,65

Хром 0,01 — 0,1

Никель 0,5 - 1,0

Магний 0,015««0,07

Бор 0,001- 0,005

Олово 0,001.- 0,05

Железо Остальное.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авт.св. CCCP № 393351, М. Кл.

С 22 С 37/00 от 10.08.73 r.

2. Авт. св, СССР № 360390, М. Кл.

С 22 с 37/00 от 06.08.69 r.