Чугун
Иллюстрации
Реферат
ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, алюминий, иттрий, один элемент из группы, содержа1цей кальций и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости при трении в коррозионной среде и сопротивляемости усталостному разрушению чугуна, указанная группа дополнительно содержит барий при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2,2-3,3 Углерод 2,2-3,2 Кремний 0,5-1,2 Марганец 0,3-0,8 Титан 0,1-0,7 Алюминий О.,03-0,12 Иттрий Один элемент из группы,содержащей кальций и 0,02-0,10 барий (О Остальное Железо
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
„„SU,, 11643
1(51) С 22 " 37/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
K АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3671800/22"02 (22) 09.12.83 (46) 30.06.85. Бюл. У 24 (72) Б.К.Святкин, M.È.Êàðïåíêo, Ю.Г.Серебряков Т.И.Кныш, С,А.Мелто. нян и М.Б.Егорова (71 ) Всесоюзный заочный политехнический институт (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
В 872590, кл. С 22 С 37/10, 1981.
Авторское свидетельство СССР
9 1079686, кл. С 22 С 37/10, 1982. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, алюминий, иттрий, один элемент иэ группы, содержащей кальций и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости при трении в коррозионной среде и сопротивляемости усталостному разрушению чугуна, указанная группа дополнительно содеряыт барий при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Углерод 2,2-3,3
Кремний 2,2-3,2
Марганец 0,5-1,2
Титан 0,3-0,8
Алюминий 0,1-0,7
Иттрий 0,03-0,12
Один элемент из группы, содержащей кальций и барий
Железо
11643 03
Изобретение относится к металлургии, в частностй к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях трения в коррозионной среде. 5
Целью изобретения является повышение иэносостойкости при трении в коррозионной среде и сопротивляемости усталостному разрушению чугуна.
Состав и свойства чугуна известного и предложенного составов представлены в табл. I и 2.
При увеличении концентрации уг. лерода в чугуне более 3 3 мас.% укрупняется графит, резко снижаются 15 механические характеристики, сопротивляемость усталостному разрушению, а при содержании углерода менее
2,2 мас.% усиливается отбел, растет количество аустенита в структуре и 20, резко уменьшается динамическая прочность сплава отливок, При увеличе— нии концентрации кремния более
3,2 мас.% значительно усиливается графитизирующее влияние на структу- 25 ф ру, увеличивается количество феррита, что приводит к уменьшению износосТоНКосТН в коррозионных средах.
При содержании кремния до 2,2 мас.7 снижается динамическая прочность, растет содержание цементита в структуре и сопротивпяемость усталостному разрушению, существенно снижаются литейные свойства, особенно жидкотекучесть чугуна.
При содержании марганца менее
0,5 мас.% износостойкость при трении в коррозионных средах недостаточна, а при концентрации марганца более 1,2 мас.% увеличивается устой
40 чивость аустенита и снижаются динамическая прочность и сопротивляемость усталостному разрушению.
Алюминий в количестве, 0,1-0,7 мас.% повышает прочностные свойства, очи45 щает границы литого зерна от примесей, сопротивляемость чугуна износу при трении в корроэионной среде и фреттинг-коррозии возрастает. При концентрации менее 0,1 мас.% алюминий слабо влияет на износостойкость, а при содержании алюминия более 0,7мас.% возрастает газонасыщенностьь, брак литья по пленам, шлаковым раковинам, что снижает сопротивляемость усталостному разрушению.
Дополнительное введение в чугун титана в количестве 0,3-0,8 мас.% микролегирует твердый раствор и ловы шает износостойкость чугуна в коррозионных средах и сопротивляемость усталостному разрушению. При малых количествах (до 0,3 мас.% ) титан является графитизирующим модификатором, в результате чего износостойкость при трении в корроэионной среде недостаточна. При концентрации титана более 0,8 мас.% растет количество карбидов и неметаллических включений по границам зерен и снижается сопротивляемость усталостному разрушению.
Иттрий используют как эффективную мнкролегирующую добавку,-которая в большей степени, чем другие Р3М, измельчает структуру, повышает твердость, прочность, износостойкость и сопротивляемость усталостному разрушению отливок. При содержании иттрия более 0,12 мас.7. снижается динамическая прочность, увеличивается отбел отливок и снижается сопротивляемость усталостному разрушению, а при концентрации до
0,03 мас.7. его влияние на свойства чугуна незначительно.
Модифицирование чугуна 0,020,1 мас.% кальция или бария очищает границы литого зерна, уменьшает количество Heìåталлических включений, газов и серы, повышает износостойкость и сопротивляемость чугуна усталостному разрушению. При концентрации до 0,03 мас.7. модифицирующее влияние кальция проявляется недостаточно, а при содержании более
0,12 мас.7 увеличивается содержание феррита, что влечет за собой потерю механических характеристик, Введение бария обосновывается необходимостью улучшения компактности углеро- да и неметаллических включений в литом металле. В этом случае он проявляет как кальций эффективное модифицирующее влияние и способствует повышению сопротивляемости усталостному разрушению и износостойкости в коррозионных средах, замена барием кальция является адекватной.
Пример. В открытых индукционных печах проведены опытные плавки серых чугунов с перегревом до
1S00-1550 С. В качестве шихтовых
0 материалов использовали литейные чугуны, металлолом, отходы прессового цеха, ферротитан, ферроалюминий, ме3 1.164 таллический иттрий, ферробарий, сили-. кокальций и карбюризаторы. Для ра" финирования чугуна применяют кальцинированную соду (ГОСТ 5100-73) и известь (ГОСТ 8677-66) .
Заливку сухих песчаных или металлических форм производили 250 кг ковшами при 1350-1380 С после присадки модифицирующих ферросплавов и до- бавок. Коэффициенты усвоения модифи- 10 цируюших элементов из ферросплавов при присадке в ковш составляют
30 3 4 мас. Х: алюминий 72-831 металлический иттрий 81-92; барий 51-57 и кальций
56-65.
Сопоставленный анализ механических сво ."Ts показывает, что предложенный серый чугун обладает более высокими показателями износостойкости при трении в коррозионной среде, сопротивляемости усталостному разрушению и динамической прочности, чем известный чугун (прототип).
1164303
Се). Се) СЧ
О О О в л - л л л
О О О О . О
Л СЧ 00 в ° с в
СЧ СЧ Q
СЧ 00 СЧ л л л
О О О
СЧ л
С»Ъ СЧ СЧ в л
СеЪ СЧ ф»
Л С.! О О C) л л л в л л е
СЧ С О О О О „О
СЧ СО л л
00 СЧ СЧ л л
О О О
Се 1 (Ч л л
С Ъ
1 1 I I
С! сЧ сч л Yl 0 л л л л
СЧ С О Î О
О ь
О л
Ю сч
С"1 сЧ сЧ 00 л л л л л
О О ь
1 I 1 л
i о
О М . л Д
Ю Р 1 1 1 I 1
Ю О О сО л л л
СЧ СЧ О и1 и л л
О О л
C) О
I»
О
Ре
Р1
О
<"1 О
° с ° \
О О О
СЧ
О л
1 О
О СЧ СЧ ег
° с л
M О е
О
О
I N 1 cv) л
l l
I I
СЧ л л л л
О О О
СЧ СЧ 00 л в л
I I 1
О )
C)
О
Ю I л iо со ul Ln в л л л л л
СЧ О О О О
1 1
Се1
I Vl Се) ™ О О л л л л л
СЧ С ) О О О О Ю
Ql I 1
О
Ж е0 а
О Е» СЧ О
° 0 л л
О Ю О О
1 I. I еО
О СЧ ее л л
О О О
СЧ 00 CV СЧ л л л л л ° с
И СЧ О О О О 1
Х
Се)
С4
Фе
Ж >Х Й
l0, 3 0 Ol
Р
4 Р Х %!
М
0J !
Х (»
О
Р
С0
1 Ж !
1 1 I 1 1
1 I ) 1 I
1 1 1 1
1 1 1 !
tt а, î g u
М Л 4 8
1164303
Т а б л и а а 2
Состав чугуна
PPosHH мкм
0,44
370
12,6
209
0,2
0 85
520
11,2
156
0,3
0,96
650
8,6
I 24
0,5
0,8
112
740
0,92
7,2.0,88
165
11,5
535
0,3 672
134
8,8
0,5
0,98
118
756
0,8
7,5
190
410
0,56
12,0
0,3
0,8
142
570
0,84
9,6
0 9
)79
0 18
430.
11,7
198
345
12,4
0,43
0,15
Составитель Н.Косторной
Техред Т.Маточка
Редактор М.Колб
Корректор В,Бутяга
Подписное
Заказ 4157/25 Тираж 583
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
)13035, Москва, Ж"35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент"., г.ужгород, ул.Проектная,4
Содержание титана, мас.7
Средний износ при трении в коррозионной среде, мг/км
Т едний изс при еттингСопротивляемость усталостному разрушению, циклы
Динаьяческая прочность серого чугуна в отливках ьсЦж/м