Чугун Советский патент 1988 года по МПК C22C37/10 

00

vl

СП

о vj ел

Изобретение относится к металлургии j в частности к изысканию износостойких чугунов с повьппенными физико механическими свойствами, применяв- мых в различных областях машиностроения для деталей, работающих в условиях повьшенных температур, знакопеременных нагрузок и трения скольжения, например, для поршневых колец.

Целью изобретения является повышение предела прочности на разрыв и предела прочности на изгиб, твердости, теплопроводности, износостойкости и стабилизации модуля упругости при 20-800°С.

Предложенный чугун содержит, мас,%;

Углерод

Кремний

Марганец

Фосфор

Хром

Титан

Никель

Молибден

Медь

Сурьма

Лантан

Железо

3,2-4,0

2,4-2,8

0,3-0,8

0,1-0,5

0,05-0,30

0,05-0,30

0,1-0,5 0,1-0,7 0,6-1,2 0,1-0,4 0,01-0,03 Остальное

Введение углерода и кремния менее нижнего предела приводит к отбелу чугуна и ухудшению обрабатываемости. Содержание этих элементов в чугуне выше верхнего предела увеличивает не только количество, но и размер включений графита, а также появляется ферритная структурная составляющая, что приводит к снижению модуля упругости и износостойкости получа-. емых деталей„

Присадка марганца и хрома менее их нижнего предела приводит к выделению феррита в структуре чугуна, спо - собствующему схватыванию и задирам, а следовательно, увеличению износа. Введение этих ингредиентов вьппе верхнего предела способствует отбелу, образованию неустойчивых карбидов хрома и резкому ухудшению обрабатываемости резанием.

Фйсфор способствует увеличению жидкотекучести и износостойкости, Однако введение его выше верхнего предела приводит к пористости, а следовательно, увеличению брака и уменьшению прочностных свойств

Титан применяется для раскисления жидкого чугуна и как нитридообразую0

5

0

5

0

5 0

5 п

щий элемент. Присадка его меньше нижнего предела практически не оказывает существенного влияния на состояние расплава. Содержание титана выше верхнего предела приводит к увеличению выделения шпака, что создает дополнительные трудности в получении качественных отливок.

Присадка никеля меньше нижнего предела не оказывает достаточного влияния на структзфу чугуна. С повышением его концентрации металлическая основа чугуна становится наиболее однородной и более устойчивой к влиянию высоких температур, а включения графита приобретают оптимальные размеры. Однако содержание никеля вьш1е верхнего предела приводит к изменению (укрупнению) включений графита, т.е. к увеличёг ию-графит - ции, что отрицательно сказывается на теплопроводности.

Молибден используется для повьш е- ния механических свойств при высоких температурах, упрочняя твердьй раствор путем образования мелкодисперсных карбидов, стабилизирующих границы зерен. Присадка молибдена меньше нижнего предела не оказывает влияние на свойства чугуна и износостойкость. При содержании его выте верхнего предела приводит к увеличению твердости в литом состоянии, ухудшая тем самым обрабатываемость отливок резанием.

Легирование чугуна медью способствует перлитизации, увеличению прочностных свойств и теплопроводности. Присадка этого элемента меньше нижнего предела не оказывает влияние на теплопроводность, хотя прочностные свойства и повышаются. Концентрация меди выше верхнего предела приводит к повышению твердости и изменению формы включений графита и их распределению, а следовательно, уменьшению теплопроводности. Вероятно, это непосредственно связано с влиянием сурьмы на металлическую основу серого чугуна.

Присадка сурьмы в указанных пределах приводит к стабилизации перлита в чугуне, повышению твердости и увеличению износостойкости. Содержание сурьмы выше верхнего предела приводит к уменьшению теплопроводности и ухудшению обрабатьгоаемости. Присадка этого элемента меньше нижнего предела не обеспечивает полную перлитизацию; в структуре чугуна наблюдаются вьщеления ферритной составляющей, отрицательно влияющей на износ детали.

Введение лантана в указанных пределах приводит к рафинированию расплава чугуна, из менению формы неметаллических включений и уменьшению их количества в металлической основе,, Это приводит к увеличению прочности, вязкости и упругих свойств чугуна, а следовательно, и износостойкости дет талей в узлах трения.

Пример. Выплавку чугуна производят в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. В расплав чугуна при 1480-1500°С вводят легирующие элементы: медь, никель, ферромолибден, феррофосфор, ферротитан, ферромарганец и сурьму.

Перед заливкой в ковш вводят дробленый ферросилиций - ФС-75 и лантан Заливку в разовые формы проводят при 1420-1360°С.

Химический состав вьшлавленных чугунов приведен в табл, а на физико-механические свойства после испытания приведены в табл .2о

Результаты испытаний показали, что предложенный чугун обладает бо

лее высокими физико-механическими свойствами, позволяет использовать его для изготовления, например, порш- 1невых колец двигателей внутреннего сгорания.

Формула изобретении

Чугун, содержащий углерод, крем НИИ, марганец, фосфор, хром, титан, никель, молибден, медь и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения предела прочности на разрыв и предела прочности на изгиб, твердости, теплопроводности, износостойкости и стабилизации модуля упругости при 20-800°С, он дополнительно содержит сурьму и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

0

Углерод

Кремний

Марганец

Фосфор

Хром

Титан

Никель

Молибден

Медь

Сурьма

Лантан

Железо

3,2-4,0

2,3-2,8

0,3-0,8

0,1-0,5

0,05-0,3

0,05-0,3

0,1-0,5

0,1-0,7

0,6-1,2

0,1-0,4

0,01-0,3

Остальное

оошо

см-CV)

оооо

«. «чАМ

оооо

о

о }- о

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию износостойких чугунов с повышенным физико- механическими свойствами, применяемых в различных областях машиностроения для деталей, работающих в условиях повьш1енных температур, знакопеременных нагрузок и трения скольжения о Целью изобретения является повьшение предела прочности на разрыв и предела прочности на изгиб, твердости, теплопроводности, износостойкости и стабилизации модуля упругости при 20-800°С Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 3,2 - 4,0; кремний 2,3-2,8; марганец 0,3- 0,8; фосфор 0,1-0,-5; хром 0,05-0,30; титан 0,05-0,30; никель 0,1-0,5; молибден 0,1-0,7; медь 0,6-1,2; сурьма 0,1-0,4; лантан 0,01-0,03; железо - остальное. Чугун предложенного состава может быть использован для изготовления поршневых колец двигателей внутреннего сгорания. 2 табл„ i k

со

ч

о

го

см

«ъ го

||

к и

&

X 3 «

PQ со

uо

ш о

о

ОС

о -.

«ч

-- f

ечп

о о

го

А

о

г

А

о

to

А

о

о г

о см

о

г

о

00

о ш

о

1Л

ш о о -

о

о

CS1

о

со

ш о

о го

о

ю

- о

CS)

о

LO

ч

о

со

ъ

о

со

«

о

Г

А

о

со о

см

4ч

о

1Л

«ч

о

г

«ч

о

00

ч

о

VO

ч

о

00

о

41ц(N

1Л

см

tА

см

00

« N

00 CV)

г

4ч

со

4D

ч го

оо

го

о

ЧГ

о г

to т 3

« а)

§

л р. РЗ С

эа

230 250

281 358 380 343

314 270

330 340

401 512 543 490

450 412

Тавякаа 2

50 10850 8950 6600

11000

12300 13000 13450 12950

12200 12000

9150

10300 ПООО 114ба 11000

10300 9900

6800

8400 8800 9000 S800

8500 7100

42,0 30,0

10,0 7,5 6,0 8,0

7,0 .20,0