Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, например, при изготовлении деталей компрессоров. Цель изобретения - по- . вьшение демпфирующей способности при сохранении уровня механических свойств. Предлагаем чугун содержит, мас.%: С 3-3,4; Si 2-2,4; Мп 0,4-2,0; Yt 0,04-0,1; Ni 0,4-2,0; Со 0,4-1,2 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ni и Со обеспечивает повьппение демпфирующей способности в 2-2,8 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) SU(Ii) у С 22 С 37/00

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

)Ъ

t (ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ:

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4256758/31-02 (22) 03.06.87 (46) 23, 12.88. Бюл. Р 47 (72) Г.А. Косников, Б.С. Крылов и А.А. Усольцев (53) 669.15-196(088.8) (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано, например, при изготовлении деталей компрессоров. Цель изобретения - по,вышение демп@ирующей способности при сохранении уровня механических свойств. Предлагаемы чугун содержит, мас.Ж: С 3-3,4; Si 2-2,4; Nn 0,4-2,0;

Yt 0,04-0,1; Ni 0,4-2,0; Со 0,4-1,2 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ni и Со обеспечивает повьппение демпфируюцей способности в 2-2,8 раза. 2 табл.

1446186

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для изготовления деталей компрессоров, гидромашин и т.д.

Цель изобретения - повышение демфирующей способности при сохранении, уровня механических свойств на высоком уровне.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Содержание углерода в чугуне обеспечивает оптимальное сочетание механических, литейных и демпфирукщих свойств. Уменьшение содержания углерода (менее 3,0 мас.X) приводит к снижению количества .и размеров графитовых включений, что понижает демпфирующие свойства, а также ухудшает литейные свойства чугуна. Повышение количества углерода в чугуне (более 3,4 мас.X) способствует увеличению степени графитизации, увеличивает количество и укрупняе размеры графитовых включений, что снижает прочностные характеристики и пластичность.

Количество кремния в чугуне выбирают, исходя из необходимости получения структуры металлической основы без структурно-свободного цементита. В указанных пределах кремний

: действует, главным образом, как графитизирующий элемент. Нри содержании кремния в чугуне менее 2,0 мас.X в структуре металлической основы появляются включения цементита, что резко снижает механические и демпфирующие свойства чугуна. Повышение содержания кремния в чугуне (более

2,4 мас.X) приводит к увеличению степени легированиости твердого раствора и, следовательно, к сниже .нию пластических и ударных свойств чугуна.

При содержании менее 0,4 мас.X марганец оказывает слабое перлитизирунщее и легирующее действие as матрицу чугуна, незначительно повышая прочностные свойства чугуна. Кроме того, получение в чугуне меньшего содержания марганца затрудняется при использовании обычных шихтовых материалов. Увеличение содержания марганца (свыше 2,9 мас.X) приводит к повышению степени легированности раствора., следовательно, к снижению пластичности, уменьшению степени графитизацин и опасности появления в структуре металлической основы включений цементита, что резко снижает механические и демпфирующие свойства чугуна.

Содержание иттрия в чугуне определяется условиями получения графита компактной формы. Верхний предел содержания нттрия ограничен 0,3 мас.7, поскольку при его большем содержании в чугуне затрудняется получение графита вермнкулярной формы иэ-за образования шаровидного графита и повышается опасность появления в чугуне структурно-свободного цементита.

При содержании иттрня в чугуне менее 0,04 мас.7 становится невозможным получение графита компактной формы, в структуре чугуна образуются включения графита пластинчатой формы, что резко понижает прочность и пластичность чугуна.

Алюминий в указанных пределах способствует стабильному получению в структуре чугуна графита вермикулярной формы и снижает склонность чугуна к отбелу. Нижний предел содержания алюминия выбирают, исходя из того, что при его содержании менее 0,2 мас.X десфероидизирующее и легирующее действие не проявляется.

Верхний предел содержания алюминия в чугуне ограничивается из-за его склонности к нленообразованию, ухудшающему литейные свойства чугуна, а также из-за образования в структуре чугуна графита нластинчатой формы, снижающего его механические свойства.

Никель и кобальт вводят в состав чугуна как легирующне элементы, óïрочняющие металлическую основу, и с целью повышения демпфирующей способности. Повышение прочностных свойств при введении этих элементов происходит вследствие легирования твердого раствора, повышения количества и дисперсности перлита в структуре металлической основы.

Кроме того, введение в чугун никеля и кобальта способствует выравнива1 нию механнческик свойств в различных сечениях отливки. При содержании никеля и кобальта в чугуне менее

0,4 мас.X oaa не оказывают существенного легирующего действия, поэтому повышение механических и демпфирующнх свойств незначительно. Верхний

46186 з 14 предел содержания легирующнх элементов определяется экономической эффективностью их использования. Результаты проведенных исследований влияния легирующих элементов (как по отдельности, тяк и совместное их действие) на механические свойства и демпфирующую способность чугуна показывают, что с увеличением содержания никеля и кобальта (более 2,0 и 1,2 мас.Х соответственно) интенсивность повышения демпфирующей способности и механических свойств резко снижается, поэтому дальнейшее увеличение содержания легирующнх элементов представляется нецелесообразным.

Никель и кобальт вводятся в чугун с целью повышения его демпфирующей способности. Повышение демпфирующей . способности за счет ввода в чугун никеля и кобальта объясняется следующим, Данные элементы образуют с фер ритом твердые растворы замещения, понижают растворимость углерода в феррите, ослабляют закрепление дислокаций. Понижение растворимости углерода в феррите приводит к повышению величины магнитомеханического гистерезиса за счет увеличения подвижности границ магнитных доменов.

Ослабление закрепления дислокаций приводит к облегчению протекания мнкропластических деформаций в материале и, следовательно, к повышению его неупругих свойств °

Алюминий вводится в чугун с целью стабилизации получения вермикулярной формы графита, наличие которой способствует повышению демпфирующей способности за счет увеличения надрезывающего действия графитовых включений.

Чугуны выплавляют в лабораторных условиях в высокочастотной тигельной печи вместимостью 40 кг с основной футеровкой.

Шихта состоит из передельного чугуна и остальных отходов. Никель и кобальт загружают в печь вместе с

5 шихтой, марганец в виде ферромарганца вводят в чугун после его расплавления. Алюминий вводят в чугун в печи под зеркало расплава при 1450о

1480 С, Сфероидизирующее модифицированне осуществляют в печи лигатурой ФОЗО РЗМЗОБ в количестве 0,9-1,2Х от массы металла, Температура модифицирования 1430-1450 С. Вторичное графитизирующее модифицирование про15 водят ферросилицием в заливочном ковше в количестве 0,6-1,0Х от массы металла. Отливают стандартные пробы, из которых вырезают образцы для определения механических и демпфирукщих

2Q cBoAcTB °

Химический состав и свойства предлагаемого и известного чугунов приведены в табл. 1 и .2 соответственно.

25 Как следует иэ табл. 2, дополнительный ввод в состав чугуна Ni, Со и Al, а также использование вместо

Yt редкоземельных элементов цериевой группы обеспечивает повышение демпфиЗО рующей способности в 2-2,8 раза.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремЗ5 ний, марганец, иттрий и железо, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения демпфирующей способности при сохранении уровня механических свойств, он дополнительно со40 держит никель и кобальт при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 2,0-2,4

Марганец 0,4-2,0

Иттрий О, 04-0, 10

Никель, 0,4-2,0

Кобальт 0,4-1,2

Железо Остальное

1446186 б

Таблица 1

Содержание элементов, мас. I

Чугун

С . Si Ип Yt Ni Со А1 Fe

Известный

2,5 1,5 0,1 0,2

4,0 4,0 1,2 0,15

Остальное

Предлагаемыйй

3,0 2,05 0,4 0,04 0,4 0,4 0,2

3 ° 03 2э35 2э0 Oь 1 2э 000 1 э 2 Ов6

2,0 0,09 1 98 1,18 0,6

3,20 2,4

3,40 2,25 1,2 0,08 1,2 0,8 0,4

Таблица 2

Механические и неупругие свойства

Чугун

% КС, HB

gx10

15 > МПа

Я, ИПа

Известный

241

3,5

120

420

560

5,0

143

160

270

340

Предлагаемый

10,0

255

385 4 2 160

430 2 6 110

415 3,0 125

390 4 0 160

420

14,0

270

475

11,5

270

470

12,0

260

420

Составитель Н. Косторной

Техред Л.Олийнык Корректор В.Гирняк

Редактор Н. Гунько

Заказ 6719/32 Тираж 595 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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