Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму хром, молибден, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью выравнивания твердости и структуры по сечению отливки после термической обработки, он дополнительно содержит медь и церий при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Углерод3,0-3,4 Кремний1,6-2,5 Марганец0,005-0,04 Сера0,08-0,12 Сурьма0,15-0,25 ХромО,5-1„4 Молибден0,4-1,2 БорО,2-е,35 Медь0,1-0,3 Церий0,005-0,, 02 ЖелезоОстальное

А (19) (l l) 4(gl) С 22 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ф

Ф

СОЮЗ СОЕ)ЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ / РЕСПУБЛИН

ГОСУДАРСТВЕННЬ)Й КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ)ТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3702519/22-02 (22) 20 ° 02.84 (46) 07.05.85, Бюл. I - 17 (72) E.H. Шитов, В.И. Лосев, А.Г. Слуцкий и В.Л. Трибушевский (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 669.13- 018.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 931784, кл. С 22 С 37/10, 1981, 2. Авторское свипетельство СССР по заявке )) - 3598552/22-02, кл. С 22 С 37/06, 1983. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму хром, молибден, бор и железо, о тл н ч а ю шийся тем, что, с целью выравнивания твердости и структуры по сечению отливки после термической обработки, он дополнительно содержит медь и церий при следующем соотношении ингредиентов, мас.Ж:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,5

Марганец 0,005-0,04

Сера 0,08-0, 12

Сурьма 0,15-0,25

Хром 0 5-1,,4

Молибден 0,4-.1,2

Бор . 0,2-С,35

Медь 0,1-0,3 3

Церий 0,005-0.,02

Железо Остальное! 154358

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в условиях трения скольжения, например гильзы цилиндра двигателя внутреннего сгорания.

Известен чугун Я следующего химического состава, мас.У:

Углерод 2,9-3 5

Кремний 1,7-2,5

Марганец 0,3-0,8

Хром 0 05-0,3

Никель 0,05-0,3

Ванадий 0,03-0,3

Азот 0,005-0,02

Церий 0 005-0,03

Титан 0,02-0,15

Кальций 0,001-0,02

Железо Остальноp.

Однако известный чугун обладает равномерностью твердости в отливках сечением 5,.- 40 мм.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, мас.X:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,5

Г1арганец 0,005-0,04

Сера О, 1-0,2

Сурьма О, 15-0 25

Хром 0,5-1,4

Молибден О, 1-0, 4

Бор 0,2-0,35

Железо 0cтальное

Известный чугун имеет в своем, составе комплекс элементов, легирующих и стабилизирующих металлическую основу материала (2) .

Однако использование данного сплава для изготовления деталей, работающих в условиях износа с термически обработанными поверхностями, нецелесообразно ввиду неравномерной твердости поверхности и связанного с этим явлением схватывания и задира.

Цель изобретения — выравнивание твердости структуры по сечению отливки после термической обработки.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, хром, молибден, бор и железо, дополнительно содержит медь и церий при следующем соотношении ингредиентов, мас, :

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,5

Марганец 0,005-0,04

Сера 0,08-0,12

Сурьма 0,15-0,25

Хром 0 5-1,4

Молибден О, 4-1,2

Бор

Медь 0,1-0,3

Церий 0,005-0,02

Железо Остальное

Добавка меди дополнительно леги.— рует металлическую основу чугуна и существенно влияет на выравнивание структуры и свойств материала в различных сечениях отливки, в первую очередь, путем уменьшения степени дендритной ликвации кремния. Г1одифи25 цирование расплава перед заливкой церием измельчает первичную структуру чугуна. Структурные изменения сплава в литом состоянии, вызванные добавками меди и церия, положительно сказываются на получении равномерной твердости поверхности изделия после термической обработки.!

Результаты исследований и химичес5О кие составы чугунов представлены в таблице.

Пример. Для изучения структу35 ры и свойств предлагаемого материала выплавляют чугуны, содержащие компоненты на различных уровнях, а-также для сравнительных испытаний — изве: стный сплав с содержанием компонен40 тов на среднем уровне.

Термическая обработка чугуна включает следующие операции: закалка при 850-880 С и отпуск при 230-260 С в течение 1,5 ч. Твердость замеряют

45 после термической обработки. Расстояние между участками замера твердости находится в пределах 5-6 мм.

g м х !

0 о

f» о

<0 а

GO л л т м л

--) Щ л

С1 м м1 л л

Щ л

-1 м)

-1 л л

»

1 л

Щ

У л

» О

СО

1

1

1

Ю м л

-- ) GO л

Ф

Щ л .Ф

1

t.

1

f

Ф о

Щ л л

Щ к

1

1

Щ о о л

Ю о о (4 о л о

Щ м л

Ю л

С 4 о л

СЧ л о и

cd

c» I л о

1

1 !

I

I

I

С0

С0

1»

v о

О 1

С 4 л

СЧ л

0О л

-» л о

Ф о

Щ л

Ю м л о

Ю л

I .с>

1 сЛ

Ю

С4 л о

Щ л

Ю с4 л о

I

I

1

I

Щ л о

Ю л

Ю о

1

I

I P

Щ

Ю о л о

-Ф о л о

Щ

Ю о

4 о

С 4

Ю л о

Щ л

С4 с»4

С4

Ю л м т л м

СЧ м о м

С 4 л

С 1

1

I

l

t0 1 о

1» !

I

I 44

I Ж

I Ф х

Ф а

Ю х

0)

Ф

СЭ

Ф О

Ц 4

Б Ф

С0 X

f

Ф

Р3 Ф

С0 д м й

I Я

Б г X

ctJ Ф а Ф

С»

1 1

1 I

1

1 л

1 1

1 о

1 I

I I

I I

I I

Ф 1 и

-- — — 1

1 !

I

I- I

I С0

1

1 !

1

1 . 4

Vl (— —

1 Ю 1

I I

I I

cd 4

Id e аr.e

>i5 4gSg м

СЧ Ю о о л л

o o

СО м Ю л

o o

Щ 00 м » л л

o o

Щ С 4

С 4 л л

o o

00 сч о л

o o

1 х э о

Д ) 4

-. 1

1

1 со

»1

1

I

Ch )

-б

l

1

I

1

1 о о м 1 л о

С4 л

1 О 1! л 1 сч 1 л

Ю 1

С4 !

С 4 1 л о

Щ о л о

1 ъО

С 4

1 л м !

I I х

Р3

1154358

Составитель А. Османцев

Редактор Н.Гунько Техред Т.Иаточка Корректор О. Тигор

Заказ 2638/26 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Как видно из таблицы, донолнительное легирование медью и модифицирование церием существенно уменьшает разницу по твердости различных участков отливки, что свидетельствует о выравнивании структуры чугуна.

Пределы содержания компонентов устанавливают исходя из благоприятного сочетания структуры и свойств сплава. Нижний предел по содержанию, %: углерод 3,0; кремний 3,4 н верхний по содержанию, %: сера О, 12; сурьма 0,25; хром 1,3; молибден 1,2; бор 0,35 вызван необходимостью-получения структуры без карбицных включений. Нижний предел по содержанию, %: марганец 0 005; сурьма 0,15; хром

0,5; молибден 0,4; бор 0,2; медь 0,1 выбирают экспериментально, исходя из условия минимальной степени легирования металлической основы и максимального упрочнения материала. Повышение углерода свыше 3,4%, кремния

2,5%, марганца 0,04% приводит к образованию феррита по границам графитных включений и увеличивает различие в твердости различных участков после термической обработки чугуна. Увеличение меди свыше 0,3% не дает существенного повышения положительного

I эффекта легирования, Содержание церия 0,005-0,02% выбирают экспериментально, s первую очередь с учетом обрабатываемости литой заготовки.

Оптимальный состав сплава содержит, %: углерод 3,2; кремний 2,0; марганец 0,02; сера 0,1; сурьма 0,2; хром 0,8; молибден 0,8; бор 0,28; медь 0,2; церий 0,01.

Технология получения чугуна за. ключается в расплавлении высокоуглеродистых металлизованных окатышей, в процессах науглероживания и вводе в расплав ферросплавов кремния (Si 75%),хрома (Cr 45%), молибдена (Ho 60%), бора (В 15%) металлической сурьмы (БЬ 98%), электролитической меди (Co 99%) и перед заливкой в модицировании ферроцерием в разливочном ковше.

Величину добавок рассчитывают из условия усвоения кремния, меди, сурьмы, церия на уровне 85-95%, хрома, молибдена и бора на уровне 80-90%.

Чугун предлагаемого состава можно использовать для изготовления гильз цилиндров дизельных двигателей. Экономическая эффективность от применения данного материала составляет

41 тыс. руб.