Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧУГУН, преимущественно для отливок, содержащий углерод, кремний. марганец, ванадий, сурьму и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения.предела прочности при растяжении, износостойкости и стабилизации твердости в отливках с толщиной стенок 20-60 мм, он дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотношении компонентов , мас.%: 3,0-3,4 Углерод 1,6-2,2 Кремний 0,01-0,04 Марганец 0,15-0,35 Ванадий 0,08-0,12 Сурьма 0,1-0,4 Молибден 0,8-1,2 Медь Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) Ш) 3И) С-22 С 37 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H ABT0PCHOMV CBI%ETEnbCTBY (21) 3585769/22-02 (22) 13.05.83 (46) 07.05.84. Бюл. В 17 (72) Е,И. Шитов, С.Н. Леках, А.Г. Слуцкий, А.С. Лазарев и Л.Л. Счисленок (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 669. 15-196 (088. 8) (56) 1. "Литейное производство", 1982, В 4, с. 35 °

2. Авторское свидетельство СССР

xro заявке В 3233589/02, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54)(57) ЧУГУН, преимущественно для отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, сурьму и железо, отличающийся тем, что, с целью повыиения.предела прочности при растяжении, износостойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенок 20-"60 мм, он дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотноаении компонентов масеЖ °

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,01-0,04

Ванадий 0,15-0,35

Сурьма 0,08- 0,12

Молибден 0,1-0,4

Медь 0,8-1,2

Железо Остальное

1090750

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих при значительных нагрузках и в усло" виях трения-скольжения.

Известен чугун (1), содержащий, мас.X:

Углерод

Кремний

Марганец

Никель Молибден

Хром

Сера

Фосфор

Однако укаэанный чугун имеет низкую прочность и износостойкость в зависимости от толщины сечений отливок.

Наиболее близкии к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун $2), содержащий, иас.Ж:

Углерод 3 0-3 4

Кремний 1.6-2.2

Марганец 0,005-0,04

Ванадий 0,15«0,45

Сурьма 0,15-0 25

Железо Остальное

ЗО

Известный чугун имеет в своем составе комплекс элементов (кремний, сурьму, ванадий, марганец), стабилизирующих и легирующих карбидную фазу сплава, что обеспечивает достаточно высокие механические свойства мате- . 35 риала.

Однако использование известного сплава для производства отливок с перенадои толщин стенок от 20 до 60ии приводит к получению различной струк40 туры и, как следствие, к значительным перепадам прочности и износостойкости по сечению детали.

Целью изобретения является ионышение предела прочности при растяже4S нии, иэносостойкости и стабилизации твердости s отливках с толщиной стенок 20-60 мм.

Указанная цель достигается теи, что чугун преимущественно для отли50 вок, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, сурьму и железо дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотношении коипонентов, мас.7: 51

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,01-0,04 .

Ванадий

Сурьма

Молибден

Медь

Железо

0,15-0,35

0,08-0,12

0,1-0,4

0,8-1,2

Остальное

Ввод в состав сплава меди и молибдена способствует затвердеванию чугуна по метастабильной системе в период эвтектоидного превращения, стабилизирует структуру, уменьшает влияние температурных факторов на процесс кристаллизации и дополнительно легируют металлическую основу, способствует повышению прочности и износостойкости материала.

Пример. Для изучения структуры и свойств предлагаемого материала выплавляют чугуны трех составов, содержащих основные компоненты на трех уровнях: низком, среднем и высоком, а также известный сплав со средним уровнем содержания ингредиентов °

Химические составы чугунов представлены в табл. 1.

Чугун выплавляют в индукционной печи, используя ниэкомарганцовистую шихту: металлизованные окатыши, ферросплавы ванадия, молибдена, кремния, электролитическую медь и кристаллическую сурьму. Для испытания на ме ханические свойства и износостойкость отливают образцы в сухую песчаную форму диаметром 30 мм. Изучение фазового состава и твердости материала приводят на специально изготовленной ступенчатой плите толщиной 20, 40 и 60 мм. Замеры твердости осуществляют на пробе разрезанной пополам по схеме, показанной на чертеже.

Испытания на износ проводят на машине трения типа ИТ-2М при нагрузке 12 кг/си и скорости скольжения

1,2 и/с.

Результаты испытаний представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2 предлагаемый чугун обладает повышенной износостойкостью и иеханическиии свойствами, а также более равномерной твердостью в сечениях различной толщины. В центральной части отливки известного сплава при толщине стенки 40 и 60 мм образуется 10-15Х и 45-55Х феррита соответственно. В сплаве предлагаемого состава структура полностью перлитняя, независимо от толщины образца.

Дисперсность перлита в известном спла1090750 ве находится в интервале 0,5-2,0 мкм в зависимости от толщины пробы.

В сплаве предлагаемого состава в интервале 0,7-1,2 мкм во всем исследованном объеме ступенчатой пробы.

Пределы содержания компонентов установлены исходя из получения благоприятного сочетания свойств и структуры чугуна. Нижние пределы содержания углерода (3,0X) и кремния (1,6Х) вызваны необходимостью получения металлической матрицы без ледебуритных включений, верхний (С " 3,4Х, Si — - 2 2X) ограничен получением перлитной матрицы с количеством феррита не более

2Х, Нижний предел содержания сурьмы (0,08X) гарантирует получение перлитной основы чугуна, верхний (0,12X) связан с получением структуры без эвтектического цементита. Содержание ванадия (0,15-0,35X), меди (0,8"1,2X) и молибдена (0,1-0,4X) выбирается из условий стабилизации структуры в се" чениях отливки различной толщины и максимального упрочнения металлической основы.

Таблица 1

Содержание компонентов, мас.X

Уровень содержа" ния ингредиентов

Чугун

Ио Си

Известный Средний 3,2 2,0 0,02 0,25 0,11

Остальное

Предлагаемый

3,0 1,6 0,01 0,15 0,08 О,f - 0 ° 8

Нижний

Средний 3,2 .2;О 0,02 0,25 О, 1 0,25 1,0

Верхний 3,4 2,2 0,04 0,35 0,12 0,4 f,2

Та блица 2

Уровен содерж иия ин гредие тов носительая износоойкость вердос

ИПа

Чугун

20 мм

1 (1 2 3 4

Верхний 275

1,85

Известный Средний 250

Предлага- Нижний . 270. емый

Средний 280

Оптимальный состав сплава содер,жит, Х: углерод 3,2, кремний 2,0, марганец 0,02, ванадий 0,25, медь 1,О, сурьма 0,1, молибден 0,25.

Технология получения чугуна состоит.из расплавления высокоуглеродистых ,металлизованных окатышей ввода в расплав ферроспллавов кремния (75X Si), молибдена (45X Мо), ванадия (45X V).

Электролитическая медь и сурьма вводятся в ковш перед заливкой чугуна.

Величина добавок рассчитывается исход дя из среднего уровня усвоения кремния, меди и сурьмы на уровне 85-95Х, ванадия и молибдена на уровне 70-80Х.

Предлагаемый состав чугуна наиболее эффективно использовать для изготовления отливок, работающих в условиях износа н больших нагрузок, например тормозные барабаны большегрузных автомобилей.

Экономический эффект от внедрения изобретения составит 120 тыс. руб. .а год.

Твердость в различных сечениях отливки при толщине стенки, НВ

207 197 192 207

211 207 205 210

217 215 214 218

224 218 221 227

1090750

Продолжение табл. 2

Твердость в различных сечениях отливки при толщине стенки, НВ

Чугун гредиентов

Известный Средний

Предлагаемый

Нижний

Средний

Верхний

Составитель Н. Касторной

Редактор В. Иванова Техред Т,Маточка Корректор А. Тяско

Заказ 3018/24 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Хосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.,Проектная, 4

Уровень содержания ин1 (1 I) I 11

5 6 7 8 9 10 11 12 13

202 183 187 201 187 168 152 163 187

Г

209 202 204 207 197 189 187 192 201

214 205 207 211 201 194 187 198 206

218 210 213 217 209 201 195 207 213