I
Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к модификаторам для высокопрочных чугунов с шаровидным графитом, используемых, в производстве износостойких деталей, подвергающихся динамическим нагрузкам, например поршневых колец.
Известен модификатор tHследующего состава, вес.%:
Медь0,1-10
Никель0,1-20 ю
Марганец0,1-10
Магний3,0-10
Хром0,1-10
Железо1,0-10
Фториды редкоземельныхj s
металлов .0,1-15
СиликокальцийОстальное
Известный модификатор имеет недостатки, которые затрудняют его использование и не jo позволяют получить достаточно высокой износостойкости и динамической прочности при производстве тонкостенных деталей, например поршневых колец, так как наличие хрома приводит
к увеличению брака по структуре из-за появления включений пластинчатого графита и структурносвободного цемента (отбела). Применение редкоземельных металлов в виде фторидов ухудшает условия работы обслуживающего персонала из-за выделения вредных веществ при вводе модификатора в чугун.i H3Koe содержание меди и никеля не обеспечивает достаточной износостойкости и прочности и не удовлетворяет требованиям к химсоставу вь1СОкопроч}Ш1Х деталей. .
Цель изобретения - упрощение технологического процесса плавки и повышение физикомеханических свойств высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.
Указанная цель достигается тем, что в мо дификатор, содержащий медь, никель, марганец, мапшй, кальций, кремний; железо и РЗМ без фторидов дополнительно вводят иттрий, при следующем соотнощеиии компонентов, вес.%: .
Медь20-50
Никель20-40
Марганец0,1-10 Магний0,1-10 Кальций0,1-10 Кремний0,5-10 Редкоземельные металлы0,1-10 Иттрий0,1-10 ЖелезоОстальное. причем суммарное количество магшя и иттрия должно быть не менее 4,0%. Иттрий способствует суфероидизации графита и легирует металлическую основу, благ даря чему улучшаются физико-механические свойства получаемого чугуна, уменьшается брак по микроструктуре и увеличивается надежность работы деталей. В табл. 1 приведены физико-механические свойства поршневых колец из серийного высокопрочного чугуна (ВЧ) и ВЧ с предложенным модификатором.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| Чугун | 1982 |
|
SU1046319A1 |
| Высокопрочный чугун | 1979 |
|
SU859473A1 |
| Лигатура для высокопрочного чугуна | 1982 |
|
SU1076481A1 |
| Состав сварочной проволоки | 1980 |
|
SU941110A1 |
| СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА СПЕЦИАЛЬНЫХ ЧУГУНОВ | 2000 |
|
RU2162110C1 |
| МОДИФИКАТОР | 2012 |
|
RU2521915C1 |
| ЧУГУН С ВЕРМИКУЛЯРНЫМ ГРАФИТОМ | 2006 |
|
RU2318903C1 |
| Модификатор | 1983 |
|
SU1106845A1 |
| Способ получения чугуна с шаровидным графитом | 1982 |
|
SU1270173A1 |
| Модификатор | 1980 |
|
SU943315A1 |
Серийный высокопрочный
чугун (ВЧ)15700-16300
.ВЧ полученньш при использовании; заявленного модификатора17010-18100
Пример. Модификатор готовят IB высокочастотной индукционной печи ЛП-67 с графитовым тиглем. В качестве исходных материалов используют чистые металлы и ферросплавы.
Модификатор применяют для получения норшневых колец из высокопрочного чугуна следующего химического состава, вес.%: .Углерод3,4-3,9
Кремний3,1-3,4
Марганец0,2-0,4
Фосфор0,12-0,14
Сера0,018-0,021
Медь0,60-0,82
Никель0,65-0,75
Магний0,004-0,05
Кальций0,002-а,025
РЗМ0,03-0,08
Иттрий0,005-0,042
ЖелезоОстальное
Проведено три серии плавок. В первой серий чугун обрабатывают модификатором состава, вес.%:
Медь20.0
Никель40,0
Марганец10,0
Магний0 1
Кальций10,0
Кремний1,0
РЗМ0,1
Таблица 1
74-110
99-140
10,0
Иттрий Остальное Железо
Во второй серии чугун обрабатывают модиикатором состава, вес.%;
35,0
Медь 30,0 5,0
Никель
Марганец 5,0
Магний 5,0
Кальций 4,0 5,0 5,0
Кремадй
РЗМ
Иттрий Остальное
Железо
В третьей серии чугун обрабатывают модиикатором состава, вес.%:
Медь50,0
Никель .20,0
Марганец0,1
10,0 0.1
Магний
Калыиш 9,0
Кремний
РЗМ10,0
Иттрий-0,1
ЖелезоОстальное
Физико-механические свойства поршневых колец, изготовленных из чугуна первой, второй и третьей серий плавок приведены в табл. 2-4 соответственно.
Таблица 3
Таблица 4
105-107 130,0 109-108 120,0 107-109 135,0
7 73
Сравнение фнзико-механических CBOucTff поршневых колец из чугуна с предлагаемым модификатором и известным показывает, что опытные кольца имеют более высокий модуль упругости, предел прочиости на изгиб, больший развод замка при разрушении, увеличенную твердость, что обеспечивает повышенную износостойкость и пластичность. Лучшие свойства наблюдаются при использовании Модификатора со средними содержаниями компонентов. Твердость колец при этом достигает 111-112 единиц, предел прочности при изгибе 140-160 кгс/мм.
Использование предлагаемого модификатора позволяет упростить технологический процесс выплавки чугуна так как легируюшие компоненты вводятся непосредственно в его составе и отпадает необходимость в дополнительном легировании никелем и медью, получить высокопрочный чугун с шаровидным графитом для тонкостенных деталей с повышенными: физико-механическими свойствами и износостойкостью; позволяет увеличить пластичность и динамическую прочность на изгиб, что способствует уменьшению числа поломок при работе деталей в условиях значительных знакопеременных ударных нагрузок, поршневые кольца из высокопрочного чугуна с предлагаемым модификатором могут бь1ть использованы на мощ8
ных тяжелонагруженных, форсированных двигателях.
Формула изобретения
Медь
20-50
20-40
Никель
0,1-10
Марганец
0,1-10
Магний
0,1-10
Кальций
Редкоземельные металлы
0,1-10
Кремний
0,5-10
0,1-10
Иттрий
Железо
Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 4185 кл. С 22 С 35/00.
