Высокопрочный чугун Советский патент 1987 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлур- гии, в частности к разработке составов чугуна, и может быть использовано для производства тонкостенных изде,пин.

Цель изобретения повышение износостойкости, предела прочности при растяжении и снижение склонности к отбелу.

Дополнительное введение в сое- тав чугуна гафния приводит к измельчению эвтектического зерна и значительному увеличению количества включений графита шаровидной формы.Фосфор образует фосфидную эвтектику, которая в процессе контакта с сопрягаемым материалом воспринимает ос- новные нагрузки. Совместный ввод гафния и фосфора суп1ественно измельчает включения фосфидной эвтектики, что связано с измельчением эвтектических зерен, по границам которых она располагается. Олово повышает степень легирования металлической основы, твердость чугуна, препятст- вует образованию феррита-отжига вокруг графитовых.включений в процес- се охла вдения отливки.

Пределы содержания компонентов установлены исходя из получения бла- гоприятного сочетания свойств и структуры чугуна. Содержание углерода (3,3-3,9 мае.%) и кремния (0,8- 1,2: мае.%) должно обеспечивать получение перлитной металлической основ с учетом дополнительного введения олова без включений структурно-свободного цементита. Увеличение креьш более Ч, 2 мас.% ухудшает форму графита, и, как следствие, ухудшает не ханические свойства чугуна. Маргане является побочным элементом, содер- лсащимся. в металлизованных окатыкгах. З величение марганца более 0,03 мас. приводит к образованию феррита во- круг графитных включений, что отрицательно сказывается на механически свойствах и износостойкости чугуна.

Фосфор образует износостойкую эвтектику. Минимальное содержание (о,15 мас.% Р) обеспечивает заметно увеличение износостойкости. При содержании фосфора более (0,6 мас.%) фосфидная эвтектика может образовывать сетку, которая при микропласти ческих деформациях поверхности и ударных нагрузках способна выкрашиваться и нарушать геометрию контак- тируемых поверхностей.

Алюминий (0,02-0,01 мас.%) служит для раскисления расплава. Концентрация алюминия выбрана экспериментально. Увеличение алюминия более 0,01 мас.% ухудшает размеры, Форму и распределение-включений графита в металлической основе.

Церий в сплаве является элементом связывающим серу, измельчающим эвтектическое зерно структуры, и снижает склонность чугуна к отбелу.

Олово вводится в состав чугуна, как перлитизирующая добавка. Минимальное содержание олова 0,03 мас,% заметно снижает адгезионное взаимодействие поверхностей. Увеличение содержания олова более 0,08 мас.% приводит к образованию ледебурита в чугуне данного химического состава и повьшшет склонность сплава к о тбелу

Гафний (0,05-0,12 мас.%) обеспечивает стабильность.получения графита шаровидной формы, равномерно распределенного в металлической матрице, что обеспечивает удовлетворительную смазку трутцихся поверхностей Увеличение гафния более 0,12 мас.% экономически нецелесообразно.

Оптимальный состав чугуна содержит, мас.%: углерод 3-р5 кремний 1,0; марганец 0,018:/ сер а,0,04; фосфор 0,35; церий 0,004; алюминий 0,0075; гафний 0,09, олово 0,05 железо - остапьное.

Для изучения структуры и свойств предлагаемого материала выплавлены чугуны, содержащие основные компоненты на разных уровнях, а также известный сплав со средним уровнем содержания ингредиентов. Склонность чугуна к отбелу изучают на клиновой пробе . Испытания fta износ проводят в условиях трения скольжения. Смазкой контактируемых поверхностей является графит чугуна. Образец диаметром 10 мм перемещается по поверхности контртела из стали 45 твердостью 50 llRf., Износ оценивают весовым методом после 6 ч испытания. Нагрузка составляет 6 кгс/см .

Результаты испытаний и химические составы чугунов представлены в таблице,

Как следует из данных таблицы, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна гафния и олова, а также увеличение в нем содержания .углерода и фосфора обеснечивает повышение износостойкости в 1,5тяжении с 720 до 7.30-750 МПа и уменьшение отбела с 12 до 1-3 мм.

Составителе Н.Косторной Редактор Н.Бйбкова Техред Н.Глущеико

Заказ 7604/29 Тираж 604Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная. 4

следующем соотношении компонентов,

мае.%:

Корректор М.Максимишинеп,

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении тонкостенных отли-, вок. Цель изобретения - повьшение износостойкости, предела прочности при растяжении и снижение склонности к отбелу. Новый чугун содержит, мас.%: углерод 3,2-3,9;-кремний 0,8- 1.,2; марганец 0,005-0,03; фосфор 0,15-0,60; церий 0,002-0,006; алюминий 0,005-0,01; гафний 0,05-0,1; олово.0,03-0,08 и железо остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Hf и Sn, а также новьппение в нем содержания углерода и фосфора обеспечили увеличение износостойкости в 1,5-2,2 раза, повышение предела прочности с 720 до 730-750 Mlla, а также снижение склонности чугуна к отбелу с I2 до 1-3 мм (по клиновой пробе). I табл. w ИявА э 00 01 о