Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к изысканию чугунов с повышенными износостойкостью , задиростойкостью и механическими свойствами. Целью изобретения является повьшение задиростой; ости чугуна при сохранении его износостойкости и механических свойств на высоком уровне. Поставленная цель достигается тем, что в чугун , содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, алюминий, кальций , олово, ванадий и железо, дополнительно вводят фосфор и увеличивают содержание ванадия, что способствует вьщелению в структуре чугуна специальных карбидов ванадия в составе эвтектики, получению однородной перлитной структуры в различных сечениях отливки, обеспечению благопри (О ятного микрорельефа матрицы. Состав чугуна, мас.%: углерод 2,8-3,1, кремний 2,4-3,0, марганец 0,5-1,3, медь 1,1-2,0, хром 0,3-0,6, алюминий 0,20 ,4, кальций 0,01-0,08, ванадий 1,11 ,8, олово 0,01-0,05, фосфор 0,150 ,40, железо остальное. 1 табл. N0 Эд э М ю

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

OQ (1К

Ai (51) 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТЖ (21) 3743225/22-02 (22) 18.05.85 (46) 15.1 0.86. Бюл. В 38 (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева и

Днепропетровский тепловозоремонтный завод

О (72) Ю.Н. Таран, Ю.В. Краснов, В.М. Снаговский, В.Ф. Карпенко, Л.Х. Иванова, В.Я. Забродин, Б.M. Асташкевич, В.М. Супоницкий и А.В. Мерсон (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

11р 631554, кл. С 22 С 37/10, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 924146, кл. С 22 С 37/10, 1980. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к изысканию чугунов с повышенными износостойкостью, задиростойкостью и механическими свойствами. Целью изобретения является повышение задиростойкости чугуна при сохранении его износостойкости и механических свойств навысоком уровне. Поставленная цель достигается тем, что в чу гун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, алюминий, кальций, олово, ванадий и железо, дополнительно вводят фосфор и увеличивают содержание ванадия, что способствует выделению в структуре чугуна специальных карбидов ванадия в составе эвтектики, получению однородной перлитной структуры в различных сече(0 ниях отливки, обеспечению благоприятиого микрорельефа матриаы. состав (/7 чугуна, мас.7.: углерод 2,8-3,1, кремний 2,4-3,0, марганец 0 5-1,3, медь

1,1-2,0, хром 0,3-0,6, алюминий 0,20,4, кальций 0,01-0,08, ванадий 1,1—

1,8, олово 0,01-0,05, фосфор 0,150,40, железо остальное. 1 табл.

l 263720

Изобретение относится к металлур гии и литейному производству, в частности к изысканию чугунов с повышен.ными износостойкостью, задиростойкостью и механическими свойствами.

Целью изобретения является повышение задиростойкости чугуна при сохранении его износостойкости и механических свойств на вь1соком уровне.

Пример. Чугун предлагаемого состава выплавляли по известной технологии в индукционной печи ИЧТ-2,5

Nl. Шихта состояла из передельного чугуна, стального лома и ферросплавов, в том числе феррованадия Фвд

35В по ТУ 14-5-98-78 и 2QX-ного феррофосфора. После расплавления чугуна со стального лома добавляли ферро сплавы, перегревали чугун до 15001520 С, вводили алюминий, перемешивали расплав и охлаждали до температуры выпуска. Чугун выпускали из печи при 1420-1440 С. Олово и модицикатор (смесь ферросилиция и силикокальция) загружали в предварительно подогретый разливочный ковш. При 13501370 С заливают формы цилиндровых втулок дизеля Д100.

Чугун известного состава выплав ляли по той же технологии.

Химический состав исследованжгх . чугунов и результаты испытаний приведены в таблице.

Интервалы содержания компонентов выбраны исходя из следующего.

Легирование чугуна ванадием обеспечивает повышение износостойкости и сопротивления возникновению задиров за счет образования специальных карбидов ванадия, выделяющихся в составе тройной (аустенит + графит + ванадиевый карбид ) или двойной (аустенит + ванадиевый карбид) эвтектик. B отличие от цементита ванадиевый карбид имеет благоприятные морфологические особенности: высокую степень

;дисперсности, соизмеримую с дисперсностью перлита, хорошую разветвленность и равномерное распределение в объеме чугуна. Такие карбиды не снижают прочностных и пластических свойств чугуна, не выкрашиваются в процессе трения и хорошо сопротивляются износу. В процессе трения наблюдается опережающий износ других фаэ чугуна, вследствие чего на поверхности трения формируется микрорельеф с .выступающими карбидами ванадия, об10

3S

45 ладающий способностью удерживать жидкую смазку, что уменьшает вероятность образования задиров. Эффективное повышение антифрикционных свойств и износостойкости наблюдается при введении .в чугун не менее l,lХ ванадия.

При содержании ванадия более 1,8Х черезмерно уменьшается количество свободного графита, вследствие чего износо- и задиростойкость падают. Также повышается отбеливаемость чугуна.

Введение олова обеспечивает повышение износостойкости, сопротивления образованию задиров и механических свойств за счет получения однородной перлитной структуры -в различных сечениях отливки. Заметно влияние оло" ва начиная с его содержания 0,01%, 1свыше 0,05Х олово начинает охрупчивать чугун.

Фосфор (фосфиды) обеспечивает благоприятный микрорельеф матрицы, так как образующаяся фосфидная эвтектика находится в виде тонкой сетки в перлитной матрице, а также происходит удержание жидкой смазки на трущихся поверхностях, повышение сопротивления образованию задиров и износостойкости. На прочностные..характе; ристики в предлагаемом интервале содержания фосфор влияет незначительно, улучшает литейные свойства чугуна. Указанный положительный эффект влияния фосфора становится заметным начиная с 0,15Х фосфора. Свыше 0,4Х фосфора ухудшаются прочностные и особенно пластические свойства чугуна, а также обрабатываемость режущим инструментом.

Введение в чугун ванадия, олова и фосфора в комплексе усиливает ин-. дивидуальные (от каждого отдельно взятого компонента) эффекты положительного влияния на износостойкость, эадиростойкость и механические свойства.

Существенное понижение содержания углерода в предлагаемом чугуне обеспечивает комплексное улучшение как износостойкости и антифрикционных, так и механических характеристик за счет измельчения графита и матрицы, . повышения количества доэвтектической составляющей. Однако при содержании углерода в чугуне ниже 2,8Х наблюдается междендритный графит, вследствие чего все указанные свойства ухудшаются. Свыше 3,1Х углерода эти

1263720

Предел прочности при изгибе определяли по методике ТУ 32 ЦТ-616-79.

На цилиндрических образцах диаметром

10 мм и длиной 100 мм, твердость (НВ) — по ГОСТ 9012-59, износ (И) и сопротивление задиру (Р) — на машине трения с возвратно-поступательным движением МТВ-1 при реверсивном трении с жидкой смазкой.

Результаты испытания представлены в таблице. свойства также ухудшаются из-эа укрупнения графита и перлита и разрыхления матрицы.

Повышение содержания меди приводит к повышению износо- и задиростой- 5 кости, механических свойств чугуна за счет улучшения структуры матрицы и морфологии спецкарбидной фазы, а кроме того, позволяет получать специальйые карбиды ванадия при меньших содержаниях последнего, что улучшает литейные свойства чугуна и экономические показатели его производства.

При содержании меди менее 1,1% 15 свойства чугуна понижены из-за общего низкого уровня легирования этим компонентом, а также из-за появления в эвтектике включений цементита. Свыше 2,0% меди улучшение свойств чугуна не наблюдается, ухудшается его обрабатываемость и повышается стоимость.

Выбор содержания алюминия обеспечивает улучшение морфологии ванадиево-карбидной фазы, а именно: повышает ее разветвленность и дисперсность, что приводит к росту иэносостойкости и сопротивления эадирообвазованию.

Улучшаются также характеристики графита (степень изолированности и компактность пластин), в связи с чем возрастают механические свойства.

Эффект положительного влияния алюминия становится существенным начиная с 0,2% и возрастает до 0,4%. Даль. нейшее повышение содержания алюминия не улучшает свойства чугуна н сопровождается интенсивным плено- и шлакообразованием в жидком чугуне, вслед- 40 ствие чего в готовых отливках массово появляются соответствующие литейные пороки.

Интервалы содержания остальных компонентов выбраны исходя из следую 45 щего.

Уменьшение содержания кремния ниже 2,4% приводит к образованию эвтектического цементита, вместо специальных карбидов, вследствие чего 50 свойства чугуна ухудшаются. Свыше

3% кремния также наблюдается ухудшение свойств, связанное с укрупнением графита и образованием структурно-свободного феррита. 55

Нижний предел содержания марганца соответствует его минимальному содержанию, обеспечивающему нейтвализацию вредного влияния серы. При содержании марганца более 1,3% улучшения механических свойств чугуна не наблюдается, а износостойкие и антифрикционные характеристики снижаются вследствие появления включений цементита.

В предлагаемых пределах хром способствует повышению прочностных, иэносостойких и антифрикционных харак-: теристик чугуна. При содержании хрома менее 0,3% свойства чугуна снижаются в связи с появлением структурно-срободного феррита. При содержании хрома более 0,6% происходит то же, но в связи с образованием наряду со специальными-карбидами структурно-свободного цементита.

Кальций оказывает рафинирующее, модифицирующее и графитиэирующее действие, обеспечивая улучшение физико-механических характеристик чугуна. Положительный эффект заметен при минимальном содержании кальция—

0,01%. Эффект возрастает до 0,08% кальция, дальнейшего увеличения положительного влияния не наблюдается, но усложняется технология ввода кальция и возрастает стоимость чугуна.

Предлагаемый чугун состоит из пластинчатого равномерно распределенного графита, разветвленных, равномерно распределенных карбидов "дисперсных ванадия и перлитной матрицы. Чугун обладает хорошими литейными свойствами, имеет низкую склонность к образованию отбела, хорошо обрабатывается режущим инструментом., Образцы для определения механических свойств, химического и металлографического анализов отбирали непосредственно из тела отливок. В составах 2-4 содержание всех компонентов выполнено на нижнем, среднем и верхнем уровнях. ч ч

1Ч л г с»с о ф ф ф 1Ч а а ча Ch б"Ъ о а

6 1

СЧ ф сЧ бСб а О

\Ч

1о

1

I C4 р

Ю о

1Я Р а о с»с Ф а о о ч о ф а

nа

СЧ р ба\ л о

° Ф л о р ч о а р о р

Ф»\ а ° оо

О Ср ч о а о р а р а а а о ро ч. а о а

СЧ

Ю о

Э а о ф а о

1 1 ф

* р ч б о

° s. оо

Фа1 а м сО а

СЧ а а а

РЪ

Ьл

CO (Ч а л

Щ а» сЧ б

cc) о ч

"а а оо

1 ч о а ро

Ф с»с

Р ла а а оо! ра

1 ч а» Са3 оо оо

t1 СЧ

Р

1 фФ а * оо

4 cv р а

Аю

1263720 л

ФЧ о а о

ЧР

<Ч о р

1263720

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, кальций, олово, алюминий, ванадий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения его задиростойкости при сохранении износостойкости и

1О

Составитель Н. Шпитько

Техред А.Кравчук

Корректор В. Бутяга

Редактор Н. Швыдкая

Заказ 5498/26

Тираж 567

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

По результатам испытания установлено, что прочность предлагаемого чу. гунъ выпе,чем у прототипа, на 2,715Х, износ практически не изменяется, а сопротивление задиру повышается на 39-41Х. механических свойств на высоком уровне, он дополнительно содержит фосфор, при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 2,8-3,1

Кремний 2,4-3,0

Марганец 0 5-1,3

Хром 0,3-0,6

Медь 1,1-2,0

Кальций 0,01 0,08

Олово О, 01-0, 05

Алюминий 0,2-0,4

Ванадий l,l-1,8

Фосфор 0,15-0,4

Железо Остальное