ЧУГУН Российский патент 2006 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к серым чугунам, применяемым в машино- и судостроении для изготовления большой массы крупных цилиндровых отливок, работающих в эксплуатации со значительными циклическими нагрузками.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун [1], содержащий (в масс.%):

углерод3,0-4,0кремний1,7-3,0марганец0,5-1,5никель2,5-3,2молибден0,5-1,2медь0,3-1,0железоостальное

Недостатком данного чугуна является неоправданно высокое содержание никеля, кремния, углерода. Наши исследования показали, что никель оказывает относительно слабый эффект на повышение прочностных характеристик чугуна в крупногабаритных цилиндровых отливках большой массы и потому использование повышенного его содержания экономически нецелесообразно.

Цель изобретения - получение чугуна с одновременно высокой статической и циклической прочностью.

Для достижения указанной цели чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, молибден, медь, ванадий, титан и железо, содержит компоненты в следующем соотношении масс.%:

углерод2,6-3,2кремний1,1-1,4марганец0,4-0,8никель0,4-0,8молибден0,5-0,9медь0,5-1,0ванадий0,07-0,20титан0,03-0,08железоостальное

Проблема в разработке состава чугуна, обеспечивающего указанные свойства, возникла в связи с тем, что с повышением цилиндровой мощности участились случаи преждевременного выхода из строя цилиндровых втулок вследствие образования в эксплуатации трещин.

Отличительной особенностью крупногабаритных отливок "цилиндровая втулка" большой массы является замедленная скорость охлаждения при затвердевании и в период эвтектоидного превращения, что сопровождается интенсивной графитизацией, образованием грубых включений графита и ферритно-карбидной смеси металлической основы. В связи с указанным, прочность чугунов традиционно применяемых составов оказывается невысокой (150...180 МПа).

Возникла необходимость повышать не только статическую, но и циклическую прочность. Практика показала, что в указанных условиях охлаждения отливок одновременное повышение статической и циклической прочности цилиндрового чугуна возможно только при комплексном легировании.

Обычно полагают, что чем выше статическая прочность материала, тем выше и его циклическая прочность. Однако было установлено, что с повышением статической прочности увеличение циклической прочности наблюдается только до определенного предела (в нашем случае до 280...290 МПа). При дальнейшем повышении статической прочности циклическая прочность снижается. Это не противоречит общеизвестному факту - повышение прочности материала сопровождается увеличением сопротивления зарождению трещин усталости, но "живучесть" материала зависит от его сопротивления развитию трещин, которое зависит еще и от пластичности материала.

Предлагаемый в изобретении химический состав чугуна при меньшем содержании кремния, марганца и особенно никеля позволил достичь статической прочности σ_в=340...350 МПа, циклической прочности σ_-1 порядка 150 МПа при относительном удлинении δ=2...2,5%. Если относительное удлинение составляло 1,0%, то несмотря на высокую статическую прочность σ_в=350 МПа, циклическая прочность снижалась до 100 МПа. В таблице приведены механические свойства ряда плавок предлагаемого чугуна при нижнем и верхнем содержании базовых компонентов.

ТаблицаСостав, вес.%Средние показателиСSiMnNiМоCuVTiМПаδ, %Тыс. ударов до разр.НВ, МПаσ_вσ_-13,01,390,760,460,520,540,140,03302971,0-1,59722603,051,070,460,470,500,600,070,073081051,5-2,08222603,191,350,620,530,901,000,100,023971271,514225803,021,230,450,450,580,800,170,033451352,0-2,58822302,621,250,460,400,610,690,150,053451512,0-2,515121702,851,350,790,500,670,750,110,033541011,0882290

Источник информации

1. Авторское свидетельство 456034.

Изобретение относится к металлургии, в частности к серым чугунам. Может применяться в машино- и судостроении для изготовления крупных цилиндрических отливок, работающих при значительных циклических нагрузках. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,6-3,2; кремний 1,1-1,4; марганец 0,4-0,8; никель 0,4-0,8; молибден 0,5-0,9; медь 0,5-1,0; ванадий 0,07-0,20; титан 0,03-0,08; железо - остальное. Техническим результатом является получение высокой статической и циклической прочности одновременно. 1 табл.

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, молибден, медь, ванадий, титан и железо, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод2,6-3,2Кремний1,1-1,4Марганец0,4-0,8Никель0,4-0,8Молибден0,5-0,9Медь0,5-1,0Ванадий0,07-0,20Титан0,03-0,08ЖелезоОстальное