Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, титан, ванадий, фосфор и железо, отличающийс я тем, что, с целью улучшения механических свойств, износостойкости и повышения теплопроводности, он содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%: 2,8-3,6 Углерод 1,8-2,6 Кремний 0,4-0,9 Марганец 0,05-0,25 Хром 0,1-1,0 Никель 0,1-0,5 Молибден i 1,0-3,5 Медь 0,03-0,15 Титан (Л 0,05-0,30 Ванадий 0,1-0,60 Фосфор Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСГ1УБЛИК зЮ С 22 С 37/00

Н АВТОРСНОЬУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, титан, ванадий, фосфор и железо, отличающий с я тем, что, с целью улучшения механических свойств, износостойкости и повышения теплопроводности, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Е:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Медь

Титан

Ванадий

Фосфор

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3563131/22-02 (22) 16. 03. 83 (46) 07.06.84. Бюл. М 21 (72) M.Ï.Øåáàòèíîâ, Н.Д.Пархоменко, П.П,Сбитнев, А.В.Ткачев, С.Г.Пургин, В.Н.Соколов, В.Н.Мельник, И.П.Мардыкин, Н.О.Маглаперидзе и А.И.Фалитнов (71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 447454, кл. С 22 С 37/00, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР к- 455164 кл. С 22 С 37/00, 1975.

2,8-3,6

1,8-2,6

0,4-0, 9

0,05-0,25

О, l-1,0

0,1-0,5

1,0-3, 5

О, 03-0, 15

0,05-0,30

О, 1-0,60

Остальное

1096299

2,0 р

»5

1,30,6

0 :--0

1,0-3

- ;:, 03-0

0 -0

О=-"и

=.ÍOÅ входит сера ел Обдадает .I —.=дую скими свойствами;198-260

14000-15200

Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию иэносостойких чугунов с высокой теплопроводностью, используемых в различных областях машиностроени-. для деталей, работающих в условиях трения скольжения при высоких температурах (200-1000 С), в особенности для гильз дизельных двигателей с воздушным охлаждением, деталей насосов, направляющих стаканов и др, Известен чугун (1 $ содержащий компоненты в следующем соотношении, вес.7:

Углерод 3, 0-3,4

Кремний 1,8-2,3

Марганец 0,5-1,2

Хром О, 05-0, 25

Никель 0,1-0,3

Медь 0,1-0,4

Ванадий 0, 1;-О,А

Моли бден О, 1-0,9

Фосфор 0, i-0,5

Железо Остальное

Указанный чугун отличается низкой твердостью и имеет повышенный износ.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун „2 ) следующего состава, вес. X:

Углерод 3,0-3,9

Кремний 1,8-3,1

Марганец 0,4-1, 2

Хром 0,05-0,35

Никель 0,25-0,9

Молибден 0,1-),2

Медь 0,01-0 55

Титан 0,05-0,2

Ванадий 0,001-0,4

Фосфор 0,1-0,8

Железо Остальное

Однако данный чугун отличается невысокой (98-1 02НВ) твердостыа, в особенности при высоких температурах,, износостойкостью до 50-150 мкм, а также низкой теплопроводностью.

Цель изобретения — улучшение механических свойств, износостойкости и повышение теплопроводности.

Укаэанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, титан, ванадий, фосфор и железо содержит компоненты в следующем соотношении, вес.7:

Углерод 2,8-3,6

Кремний 1,8-2,6

Марганец 0,4-О„9

Хром

Нихpg ь

Молибдеел

Меде»

Титан

Вя нади;", Фосфор

Железо

В "ос-aI. примесей

О, 01-0» 081.

Предлагяемь,й чупу

ЩИМИ ФИЗИКО МЕХЯHHЧЕ

Предел прочнссти ня растяжение,.

6 кгс/мм

В»

29-40

Пр едел пр оч н Ости

» И»Г» кгс/мм 50-70

Твердость по

Вриннеллю.,НВ

Коэффициент линейного расширения, с,град (12, 3-15, 1) -10

Жидкот е к уч ес т ь

25 при температуре заливки 1360- 1380 С

0 спнральнОй ПРОбе, мм 800-1250

Модуль упругос » и ти 1ь, кгc, èì.

Теплопроводнссть, q),Âò/ì К 34,3-5 :.3

Износ, мкм 10-15

Пример. Опробуют конкретные составы предлагаемого чугуна, а тяк35 преетотипа, ееугуны получаютI путем выплавки в индукционной печи ИСТ вЂ” 016 с кислой футеровкой, Легирующие элементье такие, как никель, феррованядий „ферромолибден., феррофосфор,, 40 ферротитан и медь вводят в жидкую ванну при температуре расплава 15001520 С. Перед =-ачивкой в ковш вводят

О, дробленный 75Х-ный ферросилиций. Заливку производят в разовые формы при

1360- :-420

В табл. 1 приведенье для сравнения сплавы с различным с Одержанием ингредиентов, в табл, 2 -- физ -л-ко--»еханвческие свойства полученных соста. »6

ВОВ»»УГУHOB В ЛИТОМ C Ос" ОЯ:- ИИ

ИспытЯееия на и 3H oo проводят нЯ мяшине трения с 3 03BpB7Ho-пос тупа тельным движением контртеля с усилием 500-1750 кгс/см в течение 8 ч

Прочность, твердость, теплопроводность и другие с зойствя определяют и О общепринятым ме тодикам. дение марганца выше верхнего предела ведет к увеличению выделений карбидов, т. е. марганец действует как ускоренное охлаждение. Ввод марганца меньше его нижнего предела недостаточен для раскисления чугуна, а следовательно, достижения положительного влияния на свойства жидкого чугуна. 25

Снижение содержания углерода и кремния приводит к отбелу чугуна и ухудшению обрабатываемости отливок резанием. Увеличение их содержания выше верхнего предела увеличивает не только количество, но и размер включений графита пластинчатой формы, а также нарушает однородность структуры(появляется феррит), что в итоге снижает износостойкость.

Легирование серго чугуна хромом приводит к получению .сравнительно однородной структуры (более полной перлитизации металлической основы), а следовательно, повышению прочностных свойств.

Введение хрома меньше его нижнего предела уе оказывает никакого влияния на свойства чугуна. Однако введение его больше верхнего предела может приводить к выделению эвтектических карбидов хрома,:что вызывает уменьшение износостойкости чугуна.

Присадка титана (0,03-0,15X) приводит к раскислению и образованию мелкодисперсных нитридов титана, что способствует улучшению свойств чугуна таких, как жидкотекучесть и условия изменения кристаллизации, повышая при этом физико-механические свойства, а именно прочность, пластичность, коэффициент линейного расширения и др. Введение титана

3 10962

Легирование серого чугуна химическими элементами с различными физико-механическими свойствами приводит к значительному увеличению износостойкости-, в особенности при работе в области высоких температур.

Увеличение износостойкости чугуна достигается за счет воздействия легирующих элементов на природу карбидов, размер и характер распределения включений графита и карбидов, а также на металлическую основу.

Марганец, обладая раскисляющей и обессеривающей способностью, служит для рафинирования расплава и 15 повышения механических свойств. Вве99 Я больше верхнего предела увеличивает содержание неметаллических включений и способствует укрупнению нитридов титана, что снижает не только прочностные свойства чугуна, но и износостойкость.

Для повышения иэносостойкости чугуна в него вводят небольшое количество никеля, которое способствует формированию однородной структуры металлической основы — перлитной.

В итоге это стабилизирует свойства чугуна при механическом и тепловом воздействии.

Присадка никеля меньше нижнего предела, как и хрома, не оказывает влияния на процесс кристаллизации чугуна, а следовательно, на его свойства. Содержание этого элемента больше верхнего предела экономически нецелесообразно, поскольку прочностные свойства и износостойкость чугуна повышаются незначительно.

Комплексное легирование ванадием и молибденом существенно повышает при высоких температурах(200-900 С) статическую прочность, упругость, твердость и в итоге — износостой.кость. Количество этих элементов (каждого в отдельности) в чугуне меньше нижнего предела не обеспечивает повышения жаропрочности (стойкости чугуна к воздействию температур в процессе трения) серого чугуна, а содержание их выше верхнего предела приводит к увеличению твердости, следовательно, снижению обрабатываемости, хотя износостойкость повышается.

Введение меди измельчает эвтектическое зерно, повышая тем самым прочность, в результате существенно снижается тепловое воздействие на поверхность трения, приводящее к уменьшению износа.

Меяду теплопроводностью и дисперс ностью существует определенная зависимость. Теплопроводность чугуна в большей степени, чем другие физические свойства, зависит от структуры, ее дисперсности, мельчайших загрязнений, количества, формы и распределения графита, степени легирования и т.д. Элементы, препятствующие графитизации и увеличивающие дисперсность перлита, понижают теплопроводность. Медь в пределах до

1Х уменьшает теплопроводность чугуна с интенсивностью примерно в два

Т а б л н ц а

Ингредиенты, вес.

Si

Составы чугунов

Ni !

Мп j Cr

Il.

3,4

0,8

Известный

2,8

0,А

Предлагаемые

0,8

0,6

3,3

0,6

О., 08

2,3

0,9

0,7

Составы чугунов

Ингредиенты, вес.X

Р Fe

Остальное

О,= 0,1

1,0 0,,08

0,5

0,3

Известный

Предлагаемый

0,1S

2,0

0903

0,05

0,3

0,4

0,20 раза меньшей, чем кремний. Зтим обьясняется выбор нижнего предела по меди. Более высокое содержание меди существенно повышает теплопроводность за счет выделения самостоятельной фазы с высокой проводимостью

Добавка фосфора способствует улуч. шению износостойкости и жидкотекучести, однако введение его более

0,67 увеличивает пористос ь чу.",на и ухудшает его прочностные характegистики.

Предложенный чугун Gáëÿäÿÿò высо.кими теплопроводностью и износостойкостью н может быть использован при изготовлении деталей,. предназначен-ных для работы в условиях трения скольжения при В61cоких теI1пеpатур °

Продолжение табл, 1

1 096299

Таблица 2

Физико-механические свойства

Составы чугунов

Износ, мкм

108

1 1000

27,8

25,9

Известный

34,3

29,0

198

14000

Предлагаемый

35,6

40,0

14600

1О

15200

54,3

40,0

229

38,7

260

37,5

15150

240

33,1

14850

Составитель Я. Косторный

Редактор О. Колесникова Техред Т.Фанта Корректор О. Билак

Заказ 3?48/19 Тираж 603

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Moczsa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Подпис но е

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

Предел прочности на рас тяжение, кгс/мм

Твердость Теплопроводпо Бринел- ность iP, лю, НВ Вт/м К

Иод ул ь упругости Е, кгс/мм