Чугун Советский патент 1985 года по МПК C22C37/06 

Изобретение относится к литейном производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, например гильзы цилиндра двигателя внутренне сгорания.

Известен чугун 1j следующего химического состава, мас.%:

Углерод2,9-3,5

Кремний1,7-2,5

Марганец0,3-0,8

Хром0,05-0,3

Никель . 0,05-0,3 Ванадий0,03-0,3

Азот0,005-0,02

Церий0,005-0,03

Титан0,02-0,15

Кальций0,001-0,02

ЖелезоОстальное

Однако известный чугун обладает равномерностью твердости в отливках сечением 5 .- 40 мм.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, мас.%: , Углерод3,0-3,4

Кремний1,6-2,5

Марганец 0,005-0,04 Сера0,1-0,2

Сурьма0,,25

Хром0,5-1,4

МолибденО,1-0,4

Бор0,2-0,35

ЖелезоОстальное

Известный чугун имеет в своем, составе комплекс элементов, легирующих и стабилизирующих металлическую основу материала 2 .

Однако использование данного сплва для изготовления деталей, работающих в условиях износа с термически обработанными поверхностями, нецелесообразно ввиду неравномерной твердости поверхности и связанного с эти явлением схватывания и задира.

Цель изобретения - выравнивание твердости структуры по сечению отливки после термической обработки.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, хром, молибден, бор и железо, дополнительно содержит медь и церий при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Углерод3,0-3,4

Кремний1,6-2,5

Марганец 0,005-0,04 Сера0,08-0,12

Сурьма0,15-0,25

Хром0,5-1,4

Молибден0,4-1,2

Бор0,2-0,35

Медь0,1-0,3

Церий0,005-0,02

ЖелезоОстальное

Добавка меди дополнительно легирует металлическую основу чугуна и существенно влияет на выравнивание структуры и свойств материала в различных сечениях отливки, в первую очередь, путем уменьшения степени дендритной ликвации кремния. Модифицирование расплава перед заливкой церием измельчает первичную структуру чугуна. Структурные изменения сплава в литом состоянии, вызванные добавками меди и церия, положительно сказываются на получении равномерной твердости поверхности изделия после термической обработки.

Ц р и м е р. Для изучения структуры и свойств предлагаемого материала выплавляют чугуны, содержащие компоненты на различных уровнях, а также для сравнительных испытании - изве стный сплав с (подержанием компонентов на среднем уровне.

Термическая обработка чугуна включает следующие операции: закалка при 850-880РС .и отпуск при 230-260°С в течение 1,5 ч. Твердост-ь замеряют после термической обработки. Расстояние между участками замера твердости находится в пределах 5-6 мм.

Результаты исследований и химичес50кие составы чугунов пргцставлены в таблице. Как видно из таблицы, дополнитель ное легирование медью и модифицирование церием существенно уменьшает разницу по твердости различных участ ков отливки, что свидетельствует о выравнивании структуры чугуна. Пределы содержания компонентов устанавливают исходя из благоприятного сочетания структуры и свойств сплава. Нижний предел по содержанию, %: углерод 3,0; кремний 3,4 И верхний по содержанию, %: сера 0,12; сурьма 0,25; хром 1,3; молибден 1,2; бор 0,35 вызван необходт остью получения структуры без карбидных включений. Нижний предел по содержанию, %: марганец 0,005; сурьма 0,15; хром 0,5; молибден 0,4; бор 0,2; медь 0,1 выбирают экспериментально, исходя из условия минимальной степени легирования металлической основы и максимального упрочнения материала. Пов шение углерода свьше , кремния 2,5%, марганца 0,04% приводит к обра зованию феррита по границам графитны включений и увеличивает различие в твердости различных участков после термической обработки чугуна. Увеличение меди свыше 0,3% не дает сущест венного повышения положительного эффекта легирования. Содержание церия 0,005-0,02% выбирают экспериментально, в первую очередь с учетом обрабатываемости литой заготовки. Оптимальный состав сплава содержит, %: углерод 3,2; кремний 2,0; марганец 0,02; сера 0,1; сурьма 0,2; хром 0,8; молибден 0,8; бор 0,28; медь 0,2; церий 0,0.1. Технология получения чугуна заключается в расплавлении высокоуглеродистых металлизованных окатышей, в процессах науглероживания и вводе в расплав ферросплавов кремния (Si 75%),хрома (Сг 45%), молибдена (Мо 60%), бора (В 15%), металлической сурьмы (Sb 98%), электролитической меди (Си 99%) и перед запивкой в модицировании ферроцерием в разливочном ковше. Величину добавок рассчитывают из условия усвоения кремния, меди, сурьмы, церия на уровне 85-95%, хрома, молибдена и бора на уровне 80-90%. Чугун предлагаемого состава можно использовать для изготовления гильз илиндров дизельных двигателей. Экономическая эффективность от применения данного материала составляет 41 тыс. руб.

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму хром, молибден, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью выравнивания твердости и структуры по сечению отливки после термической обработки, он дополнительно содержит медь и церий при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Углерод3,0-3,4 Кремний1,6-2,5 Марганец0,005-0,04 Сера0,08-0,12 Сурьма0,15-0,25 ХромО,5-1„4 Молибден0,4-1,2 БорО,2-е,35 Медь0,1-0,3 Церий0,005-0,, 02 ЖелезоОстальное