Чугун Советский патент 1982 года по МПК C22C37/10 

1

Изобретение относится к металлургия I в частности к изысканию термо- и износ{ стойких чугунов, применяемых для изготовления ответственных деталей двигателей внутреннего сгорания методом литья. Известен чугун llj , содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, }фом, алюминий, бор. Молибден и железо, который применяется для изготовления седел клгшанов двигателей внутреннего сгорания в следующем соотношении, вес. %:

Углерод

2,4 - 2,8

Кремний

1,8-2,3

1,3-2,0

Хром

0,3-0,5

Фосфор

О,ё-0,8

Марганец

Алюминий

1,3-1,6

Молибден

О,3-0,6 О,ОО1-О,ОО25

Бор

Сера

0.1 Не более

Остальное

Железо

Указанный чугун имеет высокую тве{ ЙостьСМБО HRC), изностойкость и росто(54) ЧУГУН

устойчивость при температурах до 700. Однако чугун паоти обрабатывается, имеет пониженную термостойкость и прочность.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун 23 , предна:жачеяный для изготовления вставок двигателей внутреннего сгорания. С цёлюо повышения прочности и износостойкости он легирован ванадием при следующем соотношении ингредиентов, вес. %:

Углерод3,5-4,25

Кремний2;0-3,0

. Марганец6,О-8,О

Алюминий1,0-1,25

Хром0,1-0,2

Ванадий0,15-0;3

ЖелезоОстальное

Чугун имеет предел прочности на изгиб 38-43 кг/мм , твердость НВ 223-289 кг/мм стрелу прогиба 4-5 мм. 39 Структура чугуна состоит из аустени та, карбидов и большого количества графита. Однакй ||пшзанный чугун имеет недостаточно высокие прочностные свой ства, ростоустойчивость и износостойкость при повышенных температурах. Целью изобретения является повыI шение прочности, ростоустойчивостн, иэ носостойкости. Указанная цель достигается тем, что в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, }ром, ванадий и железо, дополнительно введены азот и бор, при следующей соотношении ингредиентов, вес.% Углерод3,5-4,О КремнийО,5-2,0 Марганец1,5-2,0 Алюминий1,От-2,5 ХромО,2-0,3 Ванадий0,2-О,5 АзотО,015-О,ОЗ Бор0,ОО1-О,ОО25 ЖелезоОстальное Чугун имеет структуру, содержащую легированный феррит, сложные эвтектийи карбиды и нитриды. Термическая стабил ность указанной структуры значительно выше, чем у чугуна с основой из марга цевистого аустенита. Содержание углерода и кремния лимитируется суммой С +Si в пределах 5,О-6,0. Снижение этой суммы ведет к снижению обрабатьгоаемости, увеличение - приводит к образованию при комО лексном действии на металл углерода, кремния и алюминия, повышенного количества графита, приводящему к снижени ростоустойчивости и увеличивающему склонность чугуна к высокотемпературному окислению. Алюминий, как гргафТпгизатор, уравнов шивает карбидостабилизирующее действи . комплекса марганец - хром - ванадий, а с другой стороны - резко повышает стабильность металлической матрицы и ее устойчивость к воздействию повьшхен ных (до ) температур. Верхний предел содержания алюмини по его увеличения сверх 2,5% лимитируется быстрым снижением ростоустойчивости сплава. Кроме того, способствует повышению теплопроводности. 3 Ванадий при его содержании свыше 0,2% повышает механические свойства чугуна и его износостойкость путам об{эазойания комплексных эвтектик и карбидов, однако при содержании ванадия 0,5%; небольшое повьшгение свойств уже не компенсируется и ведет к удорожанию шихтовых материалов. Введение небольших количеств азота и бора не оказывает существенного влияния на структуру металлической матрицы но приводит к образованию большого количества мелкодисперсных нитридов и карбкиов равномерно распределенных в металлической основе, что повышает износостойкость сплава. вьшлавляют для изготовления седел клапанов тракторных двигателей. Плавку ведут в кислой индукционной печ и ИСТ О, Об, в качестве шихтовых материалов используют стальной лом; передельный чугун ПВК-3, углеродный бой электродов дуговых пеней, азотирсшан- ный ферромарганец, форрохром, феррована дий, первичный алюминий и борную кислоту. В таблице приведены составы и свой ства тугунов. Относительную износоустойчивость определяют при трении скольжения (без качения) на машине трения МИ1М при отсутствии смазки. В качестве контроля используют кольцо из стали 45. Величину относительной ростоустойчивости определяют на дилатометре Шевенара по отношению к известному чугуну. Прирост массы определяют на цилиндрических офазцах при нагреве их на воздухе в муфельной электропечи до fc 95О С. Время выдержки при данной температуре составило 10 ч. Как вшшо из приведенной таблицы, предлагаемые чугуны имеют прочность на разрыв в среднем на 38% больше, износостойкость при сухом трении - на 34% вьш1е, ростоустойчивость в диапазоне рабочих температур - на 28%. Стойкость к высокотемпературному окислению у предлагаемого чугуна примерно в 2 раза Bbmie. При этом обрабатываемость чугуна в сщзи с повышением связи его твердости ухудшается незначительно

о

Ю см

о

о

о о

(О см см

см

CVJ

о

С4 Ф

;смсо

тчо

ни

сог

OJ U-f

р.

(Л

О

я

S S

осм

осм

о«о

чсо

ciсм

Ю

со 7 98143 Формула изобретения Чугун,, содержащий углерод, кремний, MapraHien, алюминий, хром, ванадий и железо, отличающийся тем,,$ что, с целью повышения прочности, роотоустойчивости и износостойкости, он дополнительно содержит. aiaoT и бор при следующем соотношении ингредиентов. вес. %:О Углерод 3,5-4,0 Крекший 0,5-2,0 Марганец 1,5-2,О 38 Алюминий ±,О-2,5 Хром0,2-0,3 Ванадий О,2-О,5 Азот 0,015-0,03 Бор 0,001-0,0025 Железо Остальное Источники информации, принятые во внимание .при экспертизе 1 Авторское свидетельство СССР № 359292, кл. С 22 С 37/06, 1972. 2. Авторское свидетельство СССР № 353994, кл. С 22 С 37/1О. 1977.