Чугун Советский патент 1985 года по МПК C22C37/06 

Описание патента на изобретение SU1199820A1

и

1

Изобретение относится к металлур гии, а именно к изысканию состава износостойкого легированного белого чугуна, предназначенного для работы в условиях ударно-абразивного износа в интервале температур 20-600 С,

Цель изобретения - повышение прочности при ударе и предела текучести..

Выплавку чугуна ведут в индук- ционной печи ИСТ 025 с нейтральной футеровкой. В расплав чугуна при .1380-1420С вводят следуклцие легированные элементы: ферромарганец, медь, ниобий, феррохром и ферротитан Перед заливкой на дно ковша вводят барий и стронций,в виде лигатур. Химический состав конкретных плавок предлагаемого и известного чугунов приведен в табл. 1.

На основании проведенных испытаний установлено, что содержание углерода и кремния больше верхнего предела приводит к снижению ударной прочности и предела текучести, а следовательно, к увеличению износа, благодаря образованию в структуре чугуна сложных карбидов типа цементита формулой (Fe, Cr)jC.

Уменьшение количества этих элементов менее нижнего предела также ведет к снижению ударной прочности, уменьшению твердости, а это сказывается на износостойкости - ведет к ее снижению.

Марганец существенно влияет не только на структуру металлической основы, но .и на строение эвтектик, увеличивая долю тройной эвтектики (А Сг C 5 + МеС) . При условии сохранения постоянной структуры металлической основы с увеличением содержания углерода должна увеличиваться и концентрация марганца. Это объясняется тем, что марганец подавляет перлитное превращение, что повьшает износостойкость. Содержание марганца менее его нижнего предела ведет к недостаточным закаливаемости (перлитная структура) и износостойкости. Введение его выше верхнего предела снижает температуру мартенситного превращения, повьщ1ает количество остаточного аустевита в структуре чугуна (после термообработки) , снижает твердость и ухудшает износостойкость.

Для получения у чугуна высоких ударной прочности и абра:зивной стой199820г

кости его легируют хромом в пределах 3,5-8,5 мае. %. Введение хрома менее 3,5 мае. % ведет к образованию эвтектического ц-ементита (Fe, Ог)зС,

5 что нежелательно, так как хрупкая эвтектика, содержащая цементит, располагается по границам эвтектических колоний и охрупчивает металлическую основу.

10 Присадка хрома выше верхнего предела приводит к образованию богатых хромом комплексов, увеличивающих неоднородность структуры. Как показгши исследования, эти комплексы

t5 состоят из 70 мае. % хрома и

30 мае. % железа, что ведет к охрупчиванию, а в итоге к снижению ударно-абразивной стойкости отливок из предлагаемого чугуна,

20 Легирование чугуна медью в пределах 0,5-2,5 мае. % пoвьшJaeт термодинамическую активность углерода. Использование при этом дополнительных карбидообразующих элементов

.25 (хром, ниобий) приводит к значительному повышению ударной прочности и предела текучести, что непосредственно связано с роетом износостойкости.

3Q Содержание меди менее 0,5 мае. % малоэффективно, а выше верхнего предела (2,5%) нецелесообразно из-за сильного влияния на стаби-лизацию аустенита. После термической обработки выделяется большое . количество остаточного аустенита, отрицательно сказывающегося на изноеоетойкости.

Присадка титана раскисляет чугун, улучшает свойства расплава за счет удаления неметаллических включений в шлак. Одновременно в начальный период кристаллизации происходит образование мелкодисперсных нитридов и карбидов, служащих

впоследствии центрами формирова ния мелкодисперсной металлической основы. В результате увеличиваются прочностные свойства чугуна и его износостойкость.

Содержание титана менее нижнего предела практически не оказывает влияние на свойства чугуна, а содержание его более верхнего предела создает технологические трудности

55 при получении отливок.

Ниобий оказьшает наиболее сильное легирующее воздействие на расплав чугуна. Его влияние в наибольшей

степени сказывается на прочностных характеристиках. Образуя в расплаве мелкодисперсные карбиды и нитриды, он формирует однородную мелкодисперсную структуру, которая после указанной ниже термической обработки способствует высокой стойкости к воздействию температуры (до ). Это можно объяснить блокировкой дислокаций и перемещениями границ зерен в процессе влияния высоких температур. Это, в свою очередь, обеспечивает повышенные ударную прочность и предел текучести в процессе работы деталей, полученных из предлагаемого сплава. С помощью электронного микроскопа выявляют новый тип сложных карбидов на основе ниобия, которые приводят к дисперсному твердению.

Содержание ниобия менее 0,1 мас. малоэффективно, а более 3,5 мас.% его вводить нецелесообразно, посколку никакого влияния на дальнейший рост предела текучести и ударной прочности он не оказьтает. Абразивная стойкость также соответствует пределу 3,5 мае. % ниобия;

С целью увеличения прочностных и пластических свойств за счет рафинирования расплава (связывание прмесных элементов таких как сера, фосфор, кислород в неметаллические соединения правильной округлой формь и удаление их в шлак) в состав белого чугуна вводят стронций и барий. В результате большого химического сродства -указанных элементов к примесным происходит достаточно полное удаление последних из расплава, что при последующей кристаллизации обеспечивает образование мелкодисперсной структуры металлической основы. При этом

границы зерен свободны от неметаллических включений неправильной формы, например сульфидов марганца (MnS) и других подобных соединений. Как показывают испытания, неметаллические включения бария и стронция правильной округлой формы распределены внутри зерен металлической основы. Такой характер их распределения дополнительно ведет к увеличению прочности и предела текучести.

Таким образом, присадка каждого из указанных элементов менее его 5 нижнего предела малоэффективна, а более верхнего предела оказьюает отрицательное влияние на формирова ние металлической основы, что приводит к снижению ударной прочности, предела текучести и износостойкости.

0

Физико-механические испытания образцов указанных плавок проведаны по известным методикам и- представлены в табл. 2.

Заливку образцов производят в

5 разовые земляные формы при 15301550С.

Испытания проводят после термической обработки по следующему режиму: нагрев до , выдержки 1,5 ч,

0 закалка на воздухе, отпуск при в течение 4 .ч.

Испытания на износ проводят на деталях-толкателях непосредственно в производственных условиях на стендах для ускоренных испытаний.

Как видно из табл, 2, предлагаемьй чугун позволяет более чем в 2 раза повысить эксплуатационную стойкость деталей двигателя внутрен0него сгорания, т.е. увеличить срок его службы, что приводит к существенному сокращению расхода запасных частей.

Таблица 1

Похожие патенты SU1199820A1

название год авторы номер документа
Чугун 1983
  • Шебатинов Михаил Петрович
  • Сбитнев Петр Петрович
SU1096300A1
Чугун 1987
  • Михайловский Владимир Михайлович
  • Бондарев Михаил Михайлович
  • Громыко Ирина Михайловна
  • Рыбаков Владимир Николаевич
SU1454873A1
Чугун 1983
  • Шебатинов Михаил Петрович
  • Соколов Вячеслав Николаевич
  • Абраменко Юрий Емельянович
  • Алабин Лев Александрович
  • Румянцева Надежда Алексеевна
  • Сбитнев Петр Петрович
SU1135790A1
Износостойкий белый чугун 1985
  • Шебатинов Михаил Петрович
  • Красильников Иван Владимирович
  • Сбитнев Петр Петрович
  • Колпаков Алексей Александрович
SU1281600A1
Чугун 1982
  • Шебатинов Михаил Петрович
  • Сбитнев Петр Петрович
  • Брон Давид Ионтелевич
  • Алабин Лев Александрович
  • Абрамова Вирда Мухамедовна
  • Прохоров Игорь Иванович
  • Соколов Вячеслав Николаевич
  • Мардыкин Иван Прокофьевич
  • Маглаперидзе Нугзар Отариевич
  • Мельник Владимир Николаевич
SU1047985A1
Белый чугун 1984
  • Алабин Лев Александрович
  • Шебатинов Михаил Петрович
  • Сбитнев Петр Петрович
  • Белов Александр Николаевич
SU1219665A1
Чугун 1983
  • Шебатинов Михаил Петрович
  • Абросимов Вячеслав Петрович
  • Сбитнев Петр Петрович
  • Алабин Лев Александрович
SU1082854A1
Белый чугун для мелющих тел 1990
  • Клюев Геннадий Петрович
  • Андрианов Михаил Иванович
  • Владимирова Альбина Александровна
  • Удовиков Владимир Иванович
  • Косогонова Этери Александровна
  • Соленый Владимир Константинович
  • Желяков Андрей Шафьюлович
SU1715876A1
Чугун 1985
  • Жалимбетов Салимгерей Жулдыбаевич
  • Лепинских Борис Михайлович
  • Рысбеков Тутен
  • Алифер Петр Пантелеевич
  • Гринберг Ефим Иосифович
  • Севастьянихин Георгий Иванович
  • Земзеров Александр Иванович
  • Арзуманян Роман Михайлович
  • Абдуллаев Музахир Иса-Оглы
  • Попов Владимир Петрович
  • Соколов Виктор Алексеевич
SU1310451A1
Износостойкий белый чугун 1984
  • Прохоров Игорь Иванович
  • Шебатинов Михаил Петрович
  • Ермолин Валерий Андреевич
  • Сбитнев Петр Петрович
SU1255659A1

Реферат патента 1985 года Чугун

ЧУГУН, содержащий углерод, . кремний,марганец,хром,медь, титан и железо, отличающийся тем. что, с целью повышения прочности при ударе и предела текучести, он допсшнительно содержит ниобий, стронций и барий при следующем соотношении компонентов, мае. %: 1,6-2,8 Углерод 0,2-1,4 Кремний 0,4-3,5 Марганец 3,5-8,5 Хром 0,5-2,5 Медь 0,05-0,65 Титан 0,1-3,5 Ниобий 0,01-0,04 Стронций Барий 0,02-0,05 Остальное Железо

Формула изобретения SU 1 199 820 A1

Выходящий за границы 1,6 0,2 0,5 3,7 0,5 0,07 0,05 0,005 0,01 То же .

Предла-Продолжение таОл. 1

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1985 года SU1199820A1

СПЛАВ НА ЖЕЛЕЗНОЙ ОСНОВЕ 0
SU172498A1
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1
Чугун 1975
  • Маюрников Анатолий Васильевич
  • Фомичев Игнат Антонович
  • Маюрников Вячеслав Васильевич
SU532654A1
Машина для добывания торфа и т.п. 1922
  • Панкратов(-А?) В.И.
  • Панкратов(-А?) И.И.
  • Панкратов(-А?) И.С.
SU22A1

SU 1 199 820 A1

Авторы

Шебатинов Михаил Петрович

Сбитнев Петр Петрович

Даты

1985-12-23Публикация

1984-06-05Подача