Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве машиностроительных деталей. Цель изобретения - повышение износостойкости и задироустойчивости. Чугун содержит, мае % С 3-4,0, Si 1,8-3,5; Мп 0,4-0,9 Си 0,3-2,0, NI 0,5-4 0; Сг 0,3-2,0; Мд 0,01-0,08; Се 0.01-0 06, В 0,003-0,004 и Fe - остальное Дополнительный ввод в состав чугуна В, а также выбор в нем соотношения С В 900 - 1100 и 0,6ЈSi/C60,9 позволили повысить износостойкость в 1,08-1,36 раза и задироустойчивость в 1,15-1,25 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)s С 22 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

01

О.

Ql

0с

О (21) 4785950/02 (22) 29,09,89 (46) 07.12.91, Бюл, N. 45 (72) А,П.Бабич, А.Н.Клименко и В.Г.Саковкин (ЬЗ) 669,15-196 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1108124, кл, С 22 С 37/00, 1988.

Авторское свидетельство СССР

N 377393, кл, С 22 С 37/00, 1970. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов чугуна для производства машиностроительных деталей.

Цель изобретения — повышение износостойкости и задироустойчивости, Изобретение иллюстрируется примерами конкретного применения, Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Содержание углерода в предлагаемом чугуне выбрано несколько выше, чем в обычном сером чугуне. Это сделано для облегчения технологии его выплавки, повышения литейных свойств. При этом отрицательное влияние повышенного содержания углерода исключено благодаря шаровидной форме включений графита, Как известно, кремний оказывает значительное влияние на структуру и механические свойства чугуна.

Верхний предел содержания коемния в предлагаемом чугуне ограничен необходимостью предотвращения появления хрупко. Ы „„1696560 А1 может быть использовано при производстве машиностроительных деталей, Цель изобретения — повышение износостойкости и задироустойчивости. Чугун содержит, мас. : С 3-4,0; Si 1,8 — 3,5; Мп 0,4-0,9: Си

0,3-2,0; Ni 0,5-4,0; Cr 0,3 — 2,0; Mg 0,01-0,08;

Се 0,01 — 0.06; В 0,003 — 0,004 и Fe — остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна

В, а также выбор в нем соотношения С:В =

=-900 — 1100 и 0,6 Si/Ñ60,9 позволили повысить износостойкость в 1,08-1,36 раза и задироустойчивость в 1,15-1,25 раза, 1 табл. сти чугуна, нижний — достаточным минимальным эффектом графитообразующего компонента. Для получения .наилучших свойств в предлагаемом чугуне содержание углерода и кремния взаимоувязаны неравенством 0,6 S Si/С < 0,9.

При соотношении содержания Si/С менее 0.6 чугун склонен к повышенному образованию усадочных раковин и имеет место анденция к отбеливанию; при соотношении содержания Si/С более 0,9 наблюдается явление, называемое флотацией графита что резко снижает его свойства.

Нижний предел содержания марганца выбран для того, чтобы ослабить влияние кромки на образование ферритной составляющей структуры, а также устранения вредного влияния серы путем связывания ее в сульфиды.

Верхний предел содержания марганца выбран для сохранения минимально н гюбходимого уровня пластических свойс1в и ударной вязкости чугуна.

Медь и никель, входящие е состав чугуна в предлагаемых пределах. способствуют

1696560 графитиэации и препятствуют отбеливанию чугуна, повышают прокаливаемость металлической матрицы при его термической обработке.

Влияние этих элементов на структуру и свойства чугуна идентичны, однако различны по инициативности.

Минимальное содержание их ограничено, соответственно составляет О 3 и 0,5 ), или в сумме 0,8 . Это обусловлено тем, что при суммарном содержании этих компоне:-:.— тов ниже 0,8 ухудшаются антифрикционные свойства чугуна. Верхнее содержание меди ограничено 2%, так как количество выше этого содержания меди препятствует образованию шаровидного графита, Увеличение содержания никеля сверх

4 приводит при упрочняющей термообработке к смешанной структуре металлической матрицы (перлит, троостит, бейнит), что неблагоприятно сказывается на пластических и вязких свойствах, снижает износостойкость чугуна.

Содержание хрома ограничено в связи с его антиграфитизирующим влиянием, а его нижний предел — минимально необходимым количеством для получения упрочняющего эффекта.

Магний и церий использовачы как сфероидизаторы. Эффект этих элементов имеет место при их остаточном соцер>кании в чугуне не менее соответственно 0,03 и 0,02 j, В противном случае шаровидная форма графита образуется лишь частично.

В то же время излишнее содержание этих элементов приводит сначала к образованию цементита, а затем, в процессе термообработки, — пластинчатого графита.

Поэтому остаточное содержание не должно превосходить 0,08 и 0,06% соответственно, Бор в чугуне со свободным графитом содержится, в основном, в металлической матрице, представляющей собой для предлагаемого состава чугуна эвтектоидную сталь в общем случае перлитной структуры, Как показывают результаты многочисленных исследований, бор, обогащая межкристаллитный слой аустенита и уменьшая разность свободных энергий у- и а-фаз, затрудняет образование зародыша критического размера, что увеличивает устойчивость аустенита и повышает прокаливаемость. Указанный эффект обеспечивается только тем бором, который растворен в железе.

Теоретические расчеты и результаты практических исследований показывают, что бор, как и углерод, образует с железом твердый раствор внедрения при следующей степени сродства. на 200-250 атомов, одержащихся в твердом растворе, приходится 1 атом бора. Остальной бор, образуя химическое соединение с железом FenBm (состав точно не установлен), не только не

5 оказывает положительного влияния, íî способствует появлению отрицательного эффекта. С учетом атомных масс бора и углерода, а также распределение последнего между металлической матрицей и графи10 том, соотношение содержания углерода и ( бора в чугуне принято С/B = 900 — 1100, Для исследования свойств предлагаемого чугуна были выплавлены три плавки по

15 160 мг каждая (на нижнем, среднем и верхнем содержании компонентов) (данные в таблице опытной проверки состава чугуна), Технология выплавки, легирования и модифицирования ничем не отличалась от обыч20 ной, принятой в практике литейного производства:

Металл заливали в песчаные формы; были отлиты заготовки под штампы холодной вытяжки Р250 —; h =- 100 — 500 мм, мак25 симальная толщина стенки 200 мм.

Заготовки подвергались упрочняющей термической обработке (закалка + высокий отпуск).

Исследования износостойкости и стой30 кости против задиров проводили на образцах, вырезанных из заготовок. Износостойкость и сопротивление задиру определяли по известной методике на машине трения.

35 Как следует из таблицы дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна бора позволил повысить износостойкость в

1,08-1,36 раза и задироустойчивость в 1,151,25 раза.

Формула изобретения

Чугун преимущественно для штампов глубокой вытяжки, содержащий углерод, 45 фемний, марганец, медь, никель, хром, магний, церий и железо, отличающийся тем, что,с целью повышения износостойкости и задироустойчивости. он дополнительно содержит бор при следующем соотно50 шении компонентов, мас. :

Углерод 3 — 4,0

Кремний 1,8-3,5

Марганец 0,4-0,9

Медь 0,3-2,0

55 Никель 0,5-4,0

Хром 0,3-2,0

Магний 0,01-0,08

Церий 0,01-0,06

Бор 0,003 — 0,004

Железо Остальное

1696560 да удовлетворяет неравенству 0,6 < Sl!C<

:-0,9. при этом соотношение С/В = 900-1100, а соотношение содержания кремния и углероСодержание элементов, 3

Чугун

Мп Cr Ni 0r

lfg

С Si

Се

1,23 0,42 О, 055 0,015

Предла гаемый

3,31 2,98 0,63 I,H 3,2

Продолжение таблицы

Соотноше- Износоние С/В стойкость

И, мг/100 r

Стойкость. против задиров

Р, МПа

Чугун

Мо

1 О 1 1 12 13

14 15 16

0,25 0,81 Остальное

32,2 3624

Известный

Предлагаемый

4190

0,003029,0

0,0035

23,6

4540

0,00404270

25,4

4210

О, 004

0,003

27,1

26,!

4195

Составитель Н.Косторной

Техред M.Ìîðãåíòàë КоРРектоР И Муска

Редактор Е.Папп

Заказ 4281 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Известный 3,8 2,15 1,.05 0,4

30 18 04 03 05

3,6 2,7 0,5 0,9 3,0.

40 35 09 20 40

361 2,6 0,82 1,13 19

Осталь- 1000 ное

Осталь- 1028 ное

Осталь- 1000 ное

Осталь- 900 ное

Осталь- 1!00 ное

З,3 О 31 О 01

1,2 0,05 0,04

2,0 0,08 0,06

1,81 0,02 0,05

1 65 О 06 0 03