Серый чугун

Серый чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СЕРЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод , кремний, марганец, титан и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и стабильности чистоты доводки, он дополнительно содержит молибден, кальций и металл из группы, содержащей редкоземельные металлы и сурьму, при следующем соотношении компонентов , мас.%; Углерод2,2-3,3 Кремний2,2-3,2 Марганец0,5-1,2 Титан0,3-0,8 Молибден0,1-0,9 Кальций0,03-0,20 Метошл из группы , содержащей редкоземельные металлы и сурьму0,02-0,10 С ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

3I5I) С 22 С 3 7/00 Г 1

Pq

rf

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,02-0, 10

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3602652/22-02 (22) 21. 04. 83 (46) 15.08. 84. Бюл. У 30 (72) Б.К. Святкин, М. И. Карпенко, Ю.Г.Серебряков, Т.И.Кныш, С.A.Ìåëòàнян и М.Б.Егорова (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (53) 669,15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 590359, кл. С 22 С 37/10, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 834i96, кл. C 22 С 37/00, 1981. (54)(57) СЕРЫИ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкос„„SU„„1108123 А ти и стабильности чистоты доводки, он дополнительно содержит молибден, кальций и металл из группы, содержащей редкоз емельные мет аллы и сурьму, при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ;

Углерод 2,2-3,3

Кремний 2,2-3,2

Марганец 0,5-1,2

Титан 0,3-0,8

Моли бде н О, 1-0,9

Кальций 0,03-0,20

Металл из группы, содержащей редкоземельные металлы и сурьму

Железо

1108123

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серого чугуна, предназначенного для работы в механизмах трения и изготовления притиров.

Известен серый чугун (13 следуюmего химического состава, мас.%:

Углерод Зс2 4i5

Кремний 1,6-2,2

Марганец О, 5-1,2

Титан О, 16-0, 20

Цирконий О, 16-0,25

Железо Остальное

B качестве примесей чугун содержит, мас.%: хром до 0,1; никель до

0,1; фосфор до 0,2 и серу до О, 12.

Твердость чугуна 170-195 НВ, а предел прочности при растяжении составляет 147-215 МПа. Известный чугун характеризуется низкой износостойкостью и крупнозернистой структурой в отливках. Отливки из этого чугуна имеют неоднородную структуру, что снижает шаржируемость, износостойкость и затрудняет использование его на чистовых доводочных операциях при изготовлении притиров, деталей подшипников скольжения, Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является серый чугун, рекомендованный для изготовления притиров, применяемых на получистовых доводочных операциях концевых мер длины, содержащий, мас.%:

Углерод 2,12-2,8

Кр емний 2, 18-3 5

Марганец О, 56-1, 29

Титан 0,4-0, 8

Желез о Остальное

В качестве технологических примесей известный чугун может содер- 40 жать серу и фосфор (0,09 мас.% каждого элемента).

Чугун имеет следующие свойства.

Твердость чугуна в отливках составляет 157-197 НВ ° Притиры иэ этого чугуна имеют хорошую шаржируемость при использовании микропорошков с величиной микрозерна 5-7 мкм. Микроструктура чугуна феррито-перлитная с равномерно распределенными обособленными карбидами и пластинчатым графитом. Твердые участки собственных карбидов титана в металлической основе создают каркас, окружающий мягкие участки. Предел прочности при растяжении до 260 МПа (2).

Однако при использовании известного чугуна отмечаются низкая динамическая прочность и высокая скорость изнашивания при увеличении удельных 60 давлений до 5 МПа и повышении скорости скольжения до 20 м/с. Отмечается также необходимость частого шаржирования притиров при изготовлении их из известного чугуна, что сни-у жает стабильность эксплуатационных свойств.

Цель изобретения — повышение износостойкости и стабильности чистоты доводок.

Указанная цель достигается тем, что серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан и железо, дополнительно содержит молибден, кальций и металл из группы, содержащей редкоземельные металлы и сурьму, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,2-3,3

Кремний 2,2-3, 2

Марганец 0 5-1,2

Титан 0,3-0,8

Моли бден 0,1-0 9

Кальций 0,03-0,2

Металл иэ группы, содержащей редкоземельные металлы и сурьму 0,02-0, 1

Железо Остальное

В качестве примесей чугун содержит серу в количестве до О, 02 мас.% и фосфор в количестве до 0,2 мас.%.

Указанные концентрационные интервалы компонентов, дополнительно введенных в чугун, выбраны по следующим причинам.

Молибден при концентрации О, 10,9 мас.% упрочняет металлическую основу, снижает износ отливок и повышает их динамическую прочность.

При концентрации молибдена до

0,1 мас.% влияние сказывается незначительно, а при концентрации более

0,9 мас.% значительно повышается твердость и снижается динамическая прочность отливок.

Кальций при минимальной концентрации 0,03 мас,% очищает границы зерен сплава при кристаллизации, способствуя равномерности свойств чугуна в отливках. При концентрации кальция более 0,2 мас.% отмечается снижение износостойкости, хотя динамическая прочность остается на высоком уровне. Он способствует уменьшению отбела в отливках.

Редкоземельные металлы и сурьма выбраны как эффективные микролегирующие добавки, способствующие перлитизации металлической основы, оказывающие влияние как модифицирующие элементы. Минимальная (0,02 мас.%) концентрация их обеспечивает перлитизацию тонкостенных отливок, а максимальная (О, 1 мас.%) — может быть рекомендована для отливок с толщиной стенок более 40 мм.

Фосфор в указанных пределах содержится как обычная технологическая примесь, а содержание серы должно быть ограничено концентрацией

0,02 мас,%, выше которой увеличива1108123

Таблица l

Компоненты

Содержание компонентов в чугунах, мас.Ъ извест ном и редл аг аемом

Г 1 Т

1 l I Т

3,3 2,2

2,7

2,7

3,3

2,2

2,7

2,2

2,7

Углерод

Кремний

Марганец

Титан

Молибден

Кальций

2 6 2,2 3,2

2,6

2,6

2,2

3,2

3,2

3,2

0,8

0,7

0,8

0,8

1,2

0 5

0,7

1,2

0,5

0,3

0 5

0,8

0 5

0,8

0,3

0 5

0,3

0,5

0,1

0 5

0,5 . 0,9

О, 1

0 5

0,9

0,1

0,2 0,03

0,2

0,2 0,03

0,1

0,03

0,1

Редкоземельные металлы

0,05

0,1

0 05

0,1

0,02

0,05

0,02

0,02 0,05

0,1

Сурьма

Сера

0,09 0,02

0,1

0 02

0,2 0,07

Оуl

0,2

0i1

0,2

Фосфор 0,07

0,05

0,1

П р и м е ч а н и е: Содержание железа во всех сплавах до 100Ъ. ется значительно угар титана и других химически активных металлов.

Для определения динамической прочности и износостойкости были выплавлены сплавы, содержание компонентов в которых приведены в табл. 1.

Чугун выплавляют в открытых индукционных печах с тиглями 150 кг и использованием шихты на основе литейных чугунов марок ЛК2 и ЛКЗ в количестве 55,0-73,6 мас,Ъ от металлозавалки, стального лома и возврата прессового цеха в количестве

17-38Ъ, ферросплавов 5,4-9,5Ъ и кар— бюризатора 0,3-1,2 мас.Ъ от металлозавалки. 15

Для рафинирования жидкого чугуна применяют кальцинированную соду и известь, а для модифицирования — комплексные сплавы на основе редкоземельных металлов или сурьму. Перед ра- р финированием чугун перегревают до

1773-1823 К с последующим охлаждением до 1703-1723 К модифицированием расплава и разливкой в сухие песчаные формы открытым способом при температуре 1593-1633 К. Коэффициенты усвоения элементов из ферросплавов и комплексных сплавов составляют, мас.Ъ: молибден 87-961 сурьма 72-81; редкоземельные металлы 66-78 и кальций 55-64.

Разливку чугуна по литейным формам проводят немедленно после процесса модифицирования.

В табл. 2 приведены данные о механических свойствах и износостойкости исследованных чугунов в отливках, полученных на технологических пробах и стандартных образцах.

Эксплуатационная стойкость, стабильность,чистоты доводки и чувствительность к шаржированию определены в производственных условиях при эксплуатации притиров с использованием зерен абразива величиной 57 мкм на операциях доводки концевых мер .цлины и могут характеризовать стабильность доводочных свойств известного и предлагаемого чугунов.

Использование предлагаемого чугуна для изготовления деталей для узлов трения и притиров по доводке концевых мер длины позволит повысить надежность и долговечность их эксплуат ации .

Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 12,5-28 руб. на тонну годного литья.

1108123

Таблища2

Наименование показа телей

Свойства чугунов в отливках известного

6 7 8 9

Предел прочности при растяжении, МПа 256

332

Динамическая прочность, МДж/м 0, 32

0,67

127 124 ЮФ 119

128 125 112

100 116

96

Износ при торцовом трении со скоростью 20 м/с, мг/гс 112

80 72 74 76

7.6 88

64 57

45 46

72 108 130

Составитель A.Øåïèòüêo

Редактор Л.Авраменко Техред C. Мигунова Корректор А.Ильин

Заказ 5841/19 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Чувствительность к шаржированию микропорсыками, t

Стабильность чистоты доводки после

50 ч эксплуатации,Ъ

Износ при трении скольжением при удельном давлении 5 ИПа, мг/км

Эксплуатационная стойкость, ч предлагаемого

1 1 Г 1 1

356 368 314 348 362 312 345

0,72 О, 84 0,61 0,69 0,78 0,57 0,71

1.56 118 144 162 106 138