Чугун Советский патент 1991 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, а именно к серым износостойким чугунам, работающим в условиях сложнонапряжен- ного состояния, и может быть использовано для изготовления втулок двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение механических свойств и демпфирующей способности.

Введение в чугун лантана в количестве 0,02-0,07 мас.% обеспечивает измельчение структуры и улучшение формы графита в отливках и повышает прочностные и пласти,- ческие свойства, что приводит к существенному повышению демпфирующей способности. При введении его в чугун в количестве менее 0,02 мае. % изменение структуры и свойств незначительны, а при увеличении его концентрации более 0,07 мае, %. увеличивается отбел и снижается демпфирующая способность.

При содержании в чугуне 0,7-1,5 мас.% титана повышается однородность и стабильность структуры и механических

свойств, уменьшается отбел, повышается износостойкость и демпфирующая способность чугуна. При введении его менее 0,7 мас.% положительное влияние проявляется незначительно, а при увеличении его содержания более 1,5 мас.% увеличивается ох- рупчивающее влияние, в результате чего снижается пластичность и вязкость чугуна, его демпфирующая способность.

Присутствие в чугуне олова в количестве 0,02-0,07 мас.% микролегирует матрицу, улучшает распределение графита и неметаллических включений, повышает плотность и герметичность чугуна, его сопротивляемость воздействию кавитации, что обеспечивает повышение демпфирую- щей-способности несущественно. При концентрации более 0,07 мас.% снижаются пластические свойства чугуна, предел выносливости при изгибе и увеличивается отбел.

Микролегирование чугуна медью в количестве 0,2-0,8 мас% повышает его стойкость против коррозии, снижает угар и

СО

с

о о

ю со

00

необходимое количество вводимых модификаторов, облегчает процесс образования и роста графитных центров, способствует кристаллизации тонкопластинчатых графи- тов в отливках, повышению механических 5 свойств чугуна, герметичности и демпфирующей способности. Ее содержание принято от концентраций, при которых начинает проявляться влияние на коррозийную стой- кость, до концентраций, при которых сни- 10 жаются пластические свойства чугуна.

Кальций в количестве 0,02-0,05 мас.% снижает отбел, ускоряет кристаллизацию, активизирует процесс графитации, являясь центрами кристаллизации, улучшает форму 15 графита, уменьшает графитную пористость и обратный отбел в центробежно-литых изделиях, спос.обствует направленному затвердеванию отливки, в результате повышается демпфирующая способность и 20 пластические свойства чугуна. При содержании кальция до 0,02 мас.% эффект повышения демпфирующей способности проявляется слабо, а при концентрации кальция более 0,05 мас.% он начинает рас- 25 полагаться и по границам литого зерна, усиливаются ликвационные прцессы и укрупнение неметаллических включений, что снижает механические сврйста, демпфирующую способность и коррозионную стой- 30 кость чугуна,

Дополнительное введение свинца в количестве 0,03-0,1 мас.% измельчает графит, упрочняет матрицу, повышает зади ростой- кость и износостойкость, сохраняя стабиль- 35 ность демпфирующей способности. При концентрации свинца до 0,03 мас.% износостойкость и демпфирующая способность недостаточны, а при увеличении содержания свинца более 0,1 мас.% увеличивается 40 отбел и снижается пластичность и демпфирующая способность.

Содержание основных элементов (угле- N рода, кремния и марганца) и легирующих добавок (хром, никель, молибден) в чугуне 45 определяют эспериментально для обеспечения оптимальной демпфирующей способности и сохранения износостойкости и механических свойств на высоком уровне.

Увеличение содержания легирующих 50 добавок выше указанных пределов снижает демпфирующую способности

Верхний предел содержания углерода увеличен до 3,6мас.%,и кремния до 2,3 55 мас,%. При уменьшении содержания углерода менее 2,5 мас.% и при повышении содержания марганца более 1,5 мас.% и хрома более 0,7 мас.% значительно увеличивается отбел, в структуре выделяются участки цементита при литье в кокиль и ухудшается стабильность структуры, снижаются депфирующая способность и механические свойства.

Концентрация фосфора ограничена пределами 0,02-0,08 мас.%. При такой концентрации фосфора существенно не снижается демпфирующая способность, а износостойкость сохраняется на достаточном уровне.

Введение в расплав алюминия основано на его высоком сродстве к кислороду и сере. При концентрации 0,1 мас.% отмечается влияние алюминия на очищение границ зерен и измельчение графита, а при содержании алюминия более 0,4 мас.%, увеличивается количество неметаллических включений и снижаются пластичность и ка- витационная стойкость отливок.

Пример. Чугун выплавляют в открытых индукционных печах из шихты на основе литейных чугунов, стального лома, боя электродов, ферротитана (ГОСТ 4761-80, ФТИ 25Б), лантана (ТУ 48-4-218-72, ЛаМ-2), свинца СООО(ГОСТ 3778-65) феррохрома и других ферросплавов.

Феррохром вводят в печь, а ферроти- тан, свинец, лантан и другие модифицирующие добавки - в ковш при выпуске чугуна с температурой 1430-1450°С

Изготовление образцов для механических испытаний и технологических проб проводят в песчано- глинистых формах.

В табл.1 приведены химические составы чугунов опытных плавок.

В табл.2 представлены механические свойства, предел коррозионной усталости, демпфирующая способность и величина от- бела чугунов опытных плавок.

Относительную износостойкость вычисляют как отношение потери массы катанного шара из стали 40Х к потере массы шаоов из исследуемых чугунов. Износ и кавитаци- онная стойкость определяется на испытательных стендах на отливках втулок цилиндров двигателей внутреннего сгорания, отлитых в кокиль,

Отбея определяют в клиновых технологических пробах, а предел прочности при изгибе, предел коррозионной усталости и демпфирующая способность - на образцах, вырезанных из проб согласно 7293-79.

Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в чугун предложенного состава П, РЬ и La обеспечивает повышение си в 1,04- 1,16 раза, демпфирующей способности в 1,26-1,43 раза, а также позволяет снизить склонность чугуна к отбелу в 1„8 - 9 раз.

Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий, медь, олово, фосфор, кальций и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и демпфирующей способности, он дополнительно содержит титан, свинец и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод Кремний

2,5-3,6 1,2-2,3

0

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Алюминий

Медь

Олово

Фосфор

Кальций

Титан

Свинец

Лантан

Железо

0,8-1,5 0.3-0,7 0,6-1.3 0.2-0,8 0.1-0.4 0,2-0,8 0,02-0,07 0,02-0,08 0,02-0,05 0,7-1,5 0,03-0.1 0,02-0,07 Остальное

Таблица1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления втулок двигателей внутреннего сгорания. Цель изобретения - повышение механических свойств и демпфирующей способности. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 2,5 - 3,6

SI 1,2 - 2,3

MN 0,8 - 1,5

CR 0,3 - 0,7

NI 0,6 - 1,3

MO 0,2 - 0,8

AL 0,1 - 0,4

CU 0,2 - 0,8

SN 0,02 - 0,07

P 0,02 - 0,08

CA 0,02 - 0,05

TI 0,7 - 1,5

PB 0,03 - 0,1

LA 0,02 - 0,07

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна TI, PB и LA позволяет повысить σ_и в 1,04 - 1,16 и демпфирующую способность в 1,26 - 1,43 раза. 2 табл.

Таблица2