Чугун
Иллюстрации
Реферат
ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан , медь, ванадий, алюминий, и железо , отличаю щийс я тем, что, с целью повышения прочности отливок и твердости закаленного слоя, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %: 3,2-3,5 Углерод 2,2-2,8 Кремний 0,6-1,2 Марганец 0,45-0,8 Хром 0,1-0,3 Никель 0,03-0,1 Титан 0,15-0,40 Медь 0,1-0,3 Ванадий 0,005-0,05 Алюминий Железо Остальное
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19). (Н) г
Э(59
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3402066/22-02 (22) 26 ° 02. ° 82 (46) 30.07.83 Бюл. 9 28 (72) Д.Н. Худокормов, С.Н. Леках, А.Г. Слуцкий, A.Ï. Моисеенко, В.A Риффель, В.A. Сериков, Ю.П. Белый, Е.И. Шитов, Е.М. Ройфберг и О.N. Ковалев (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт .-(53) 669- 5-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Ф 836187, кл.. С 22 С 37/10, 1981.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 867942, кл. С 22 С 37/10, 1981.
i (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, медь, ванадий, алюминий, и железо, о т.л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности отливок и твердости закаленного слоя, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес. Ъ:
Углерод 3,2-3,5
Кремний 2,2-2,8
Марганец 0,6-1,2
Хром 0,45-0,8
Никель 0,1-0,3
Титан 0,03-0,1
Медь О, 15-0, 40
Ванадий 0,1-0,3
Алюминий 0,005-0,05
Железо Остальное
1032036
Цель изобретения — повышение прочности отливок и твердости закаленно-, го слоя.
Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, медЬ, ванадий, алюминий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, вес. Вг 60
Углерод 3,2-3,5
Кремний 2,2-2,8
Марганец 0,6-1,2
Хром 0 45-0,8
Никель 0 1 0 3 . 65
Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию состава чугунов для получения отливок с закаленным поверхностным слоем, обладающим высокой износостойкостью.
Известен чугун fl) следующего . состава, вес. %: Углерод 2,9-3,5
Кремний 1,7-2,7
Марганец 0,3-0,8
Хром 0,1-0 5 10
Никель 0,05-0,30
Азот 0,005-0,03
Ванадий 0,15-0,50
Церий 0 005-0,02
Алюминий 0,001-0,10 (5
Железо Остальное
Указанный сплав эа счет комплексного легиронания имеет высокие механические свойства. Однако QH не обеспечивает требуемую твердость 20 чугуна в закалеHHoM cocToHHIIH H износостойкость при изготовлении гильз форсированных дизельных двигателей.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является чугун 2, содержащий компоненты в следующем
cooTHoIIleниир весе
Углерод 2,9-3,5
Кремний .1,8-2,6
Марганец
Хром 0,15-0,4
Никель 0,1-0,4
Алюминий 0,005-0,02
Ванадий 0,1-0,3
Церий 0,005-0,02
Медь 0,02-0,3
Железо Остальное
Известный чугун не обеспечивает высокую твердость сплава, особенно 40 в отливках с толщиной стенки более
20 мм. Кроме того, при содержании компонентов на нижнем пределе повышается вероятность к появлению феррита в структуре сплава, что ока- 45 эывает отрицательное влияние на твердость чугуна в закаленном состоянии., Недостатком известного чугуна является то, что предел прочности при изгибе 55-56 кгс-мм .
f °
Титан 0,03-0,1
Медь 0,15-0,40
Ванадий 0,1-0,3
Алюминий 0,005-0,05
Железо Остальное
Наличие в сплаве повышенного содержания хрома (0,45-0,8%) в сочетании с марганцем (0,6-1,2%), ванадием (О, 1-0,3Ъ), никРЛРм (О, 1-0,3%) титаном (О, 03-0, 1%) и медьЮ (О, 150,4 .) обеспечивает повышение твердости сплава, а также пособствует равномерному ее распределению по сечениям отливки.При этом обеспечивается
«ысокал твердость чугуна в закаленном состоянии. Пали.ие в составе сплава алюмттния (0,005-0,05%) снижает склонность чугуна к отбспу. Кроме oIo, вследствие эародь1шевого дейст вия тугоплавких частиц (нитридов и оксидов) измелъчается ззтектнческое зерно и повышаются ме.:анические свойcтва отливок. Пределы концентрации углерода,(3,2-3,5o) и кремния (2, 22,83) установлены, исходя из требования получения отливок без отбела (нижний предел) и достижения достаточпо высокой твердости (верхний предел) .
Для получения сплавов выплавлены три состава, содержащих каждый железо углерод, кремний, марганец хром ни= кель,титан, ванадий, медь, алюминий,взя- тых на нижнем, среднем и верхнем пре- делах. Для сравнительных испытаний использован известный сплав (прототип), содержащий железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, ванадий, церий, медь, титан, взятый при среднем содержании ингредиентов.
Сплавы готовятся в тигельной индукционной печи емкостью 40 кг с кислой футеронкой. В качестве шихты используются литейный чугун марки ЛК4, стальной лом, ферросплавы кремния, марганца, никеля, хрома, ванадия, титана, а также электролитическая
МРДЬ, Литейный чугун и стальной лом плавятся совместно, затем при температуре жидкого металла 1450 С вводят все ферросплавы, за исключением ферротитана, алюминия и меди. !
При полном растворении ферросплавов металл заливаю в раэливочный ковш, в него вводят ферротитан, алюминий и медь. Оптимальная температура ввода 1360-1400 С. Отливки получают в песчано-глинистых формах. При этом определяют предел прочности на растяжение чугуна и его твердость как в литом, так и в закаленном состояниях.
После охлажденйя отливки подвергают предварительной механической обработке. Эаготовки (поверхностный
1032036
Слой) нагревают ТВЧ до 850-880 C H закаливают душированием водой. Затем заготовки подвергают отжигу при
250 С в течение 1,5 ч для снятия межфазных напряжений.
Химический состав известного и предлагаемого чугуна и их свойства приведены в табл 1 и 2.
Как видно иэ табл. 1 и 2 при изменении пределов содержания в сплаве хрома и марганца существенно повыша- 1О ется твердость чугуна s закаленном состоянии. Наличие в составе сплава ванадия, хрома, никеля, титана в .сочетании с графитизирующей добавкой алюминия (0,005-0;05%) обес- <5 печивает получение отливок без отбела, при этом значительно возрастает предел прочности при изгибе чугуна.
Кроме того, за счет комплекса ле-. гирующих элементов обеспечивается получение более равномерной твер20 дости закаленного слоя. Структура предлагаемого сплава в литом состоянии полностью перлитная с включениями смешанных карбидов а в закаленном состоянии состоит из мартенсита
У 25 в стадии распада. Наличие в сплаве марганца ниже 0,6, а хрома ниже
0,45% не обеспечивает получения достаточной твердости чугуна, а при содержании марганца выше 1,2, а хрома выше 0,8 повышается склонность чугуна к еэтбелу. Нижние пределы содержания никеля (О, 1%) и меди (О, 15%) выбраны, исходя из получения перлитной стРуктуры чугуна, а верхние пределы содержания 0,33 и 0,4% соответственно выбраны, исходя из получения высокой прочности. Пределы содержания титана (0,03-0,1) выбраны: нижний— исходя из получения равномерного распределения графита, а верхний обусловлен снижением жидкотекучести чугуна при концентрации Ti более 0,1%.
Содержание ванадия (0,1-0,3%) выбрано,- исходя иэ получения высоких механических свойств, а также твердости в закаленном состоянии. Пределы содержания алюминия (0,005-0.,05%) обеспечивают получение отливок без отбела.
Оптимальный состав предлагаемого сплава содержит, Ъ: углерода 3,3g кремния 2,5„. марганца 0,9; хрома О,б; никеля 0,2) титана 0,07у меди 0,25; ванадия 0,2; алюминия 0 01, остальное железо.
Предлагаемый сплав целесообразно использовать для изготовления отливок гильз дизельных двигателей тракторов и автомобилей. Экономическая эффективность от применения предлагаемого состава чугуна обеспечивается повышением моторесурса двигателей за счет увеличения срока службы двигателей и узлов. Расчетный зкономический эфФект составляет 114000 руб.
1
I
Э о
i!I 1
° !I
1! 1
1ч
v о
1 д 1
Э 1
1 1 л
Ю о
iA о
Ю с о л о с о
Г4 о л с
iA л с
iA л с
Ю о о о м о о! о с о
iA (Ч с
Ю Л
С4 с о
lA сР с о н и
Ю с о
СЧ с
С4 (с! с м м с
M о х. н х х х э
А 63 х
LKk(ЭС4Э!!! 6 Ch сан
o,о х
»ох о
I Э
I !Ц
I W. I i!I
1 Е<
1» !
Э
1
Г 1
1
1 л
1 ! — — 4
1
1 . >
\—
1
1 и
1 ! г!
I Е<
\ — 3
1032036
1 I л1 iA о о с с о о с 4 м с
o o
in
<ч с о о г»
o -! I с с 1 о о I сч м с с о о
Ю CO с о о
e AI. I с с 1 о - I
I л cO I с
<ч сч 1
I м in I с с м м. 1032036 Таблица 2.Сплав
Уровень содержания ингредиентов
НВ(в литом состоянии) HR (закаленного слоя) 239
Средний
Известный
Предлагаемый Нижний 241
60.45
Средний
250
263
Верхний 64
Тираж 627 Подписное
ВЦИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва Ж-35, Раумская наб., д. 4/5
Заказ 5334/32
Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4
» составитель Н. Косторной .Редактор A. Власенко Техред A.Áàáèíåö корректор A» . »»H