Модификатор
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСА
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
Союз Советских
Социалистических
Республик (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 09.01.78 (21) 2567382/22-02 (51}м. Кл .
С 22 С 35/00 с присоединением заявки ¹â€”
Государстввнный комитет (23) Приоритет
Опубликовано 05.06 80 Бюллетень № 21 ло делам изобретений и открытий (53} УДК 669.15— — 198 (088. 8) Зата опубликования описания 05.06.80 .
С. Л. Барабаш, М. А. Шафоренко, Э. Е. Птичкин, В. Е. Сахновский, В. Ф. Конюк, С. И. Каминник и Ф. Ф. Войников (72) Авторы изобретения
Одесский конструкторско-технологический институт по поршневым кольцам (71) Заявитель (54) МОДИФИКАТОР
15
0,1 — 15
Остальное
Изобретение относится к металлургии сплавов, а именно к модификаторам для высокопрочных чугунов с шаровидным графитом, ис пользуемых, в производстве износостойких деталей, подвергающихся динамическим нагрузкам, например поршневых колец.
Известен модификатор (1) следующего состава, вес.%;
Медь 0,1 — 10
Никель 0,1-20
Марганец 0,1 — 10
Магний 3,0 — 10
Хром 0,1 — 10
Железо 1,0 — 10
Фториды редкоземельных металлов
Сил икокальций
Известный модификатор имеет недостатки, которые затрудняют его использование и не позволяют получить достаточно высокой износостойкости и динамической прочности при производстве тонкостенных деталей, например поршневых колец, так как наличие хрома приводит к увеличению брака по структуре из-за появления включений пластинчатого графита и структурносвободного цемента ("отбела") . Применение редкоземельных металлов в виде фторидов ухудшает условия работы обслуживающего персонала из-за выделения вредных веществ при вводе модификатора в чугун.,Низкое содержание меди и никеля не обеспечивает достаточной износостойкости и прочности и не удовлетворяет требованиям к химсоставу высокопрочных деталей.
Цель изобретения — упрощение технологического процесса плавки и повышение физикомеханических свойств высокопрочного чугуна с шаровидным графитом. указанная цель достигается тем, что в модификатор, содержащий медь, никель, марганец, магний, кальций, кремний; железо и Р3М без фторидов дополнительно вводят иттрий, при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Медь 20 — 50
Никель 20 — 40
Марганец 0,1 — 10
739123 даря чему улучшаются физико- механические свойства получаемого чугуна, уменьшается брак по микроструктуре и увеличивается надежность работы деталей.
В табл. 1 приведены физико-механические свойства поршневых колец из серийного высокопрочного чугуна (ВЧ) и ВЧ с предложенным
10 модификатором.
Таблица 1
Предел прочности на изгиб,кгс/мм
Модуль упругости, кгс/мм
Твердость
HRB
Развод замка при разрушении, мм
Материал
Серийный высокопрочный чугун (ВЧ) 15700-16300 90-120
98-106
74-110
ВЧ полученный лри использовании заявленного моди фика тора 17010-18100 115-160
105 — 112
99 — 140
Иттрий 10,0
Железо Остальное
35,0
30,0
5,0
5,0
5,0
4,0
5,0
5,0
Остальное
В третьей серии
45 фикатором состава, Медь
Никель
Марганец
Магний
Кальций
S0
Кремний плавок, В первой семодификатором состаПроведено три серии рии чугун обрабатывают вв„вес.%:
Медь
Никель
Марганец
Магний
Кальций
Кремний
Р3М
РЗМ 10,0
Иттрий 0,1
Железо Остальное
Физико-механические свойства поршневых колец, изготовленных из чугуна первой, второй и третьей серий плавок приведены в табл.
2 — 4 соответственно.
20,0
40,0
0,1
10,0
0,1
Магний 0,1-10
Кальций 0,1-10
Кремний 0,5 — 10
Редкоземельные металлы 0,1 — 10
Иттрий 0,1 — 10
Железо Остальное, причем суммарное количество магния и иттрия должно быть не менее 4,0%.
Иттрий способствует суфероидизации графита и легирует металлическую основу, благоП р и м с р. Модификатор готовят в высокочастотной индукционной печи ЛП вЂ” 67 с графитовым тиглем, В качестве исходных материалов используют чистые металлы и ферросплавы.
Модификатор применяют для получения поршневых колец из высокопрочного чугуна следующего химического состава, вес.%: ,Углерод 3,4-3,9
Кремний 3,1 — 3,4
Марганец 0,2-0,4
Фосфор 0,12 -0,14
Сера 0,018 — 0,021
Медь 0,60 — 0,82
Никель 0,65 — 0,75
Магний О,004-005
Кальций 0,002-0;025
Р3М 0 03 — 0,08
Иттрий 0,005-0,042
Железо Остальное
Во второй серии фикатором состава, Медь
Никель
Марганец
Магний
Кальций
Кремний
РЗМ
Иттрий
Железо чугун обрабатывают модивес.%: чугун обрабатывают модивес.%:
50,0
20,0
0,1
10,0
0,1
9,0
739123
Таблица 2 Кольца, отлитые с модификатором
Предлагаемым
Известным
Партия азвод твердос
HRB вод модуль упругости, кгс/мм предел прочности на изгиб, кгс/мм разе, мм
106 — 108 74.0
16000 98.0
115,0 105-108 99,0
125,0 107-110 130,0
140,0 108 — 109 140,0
17300
15240 103,0 103-108 86,0
17010
1.2
16120 - 110,0 101-104 98,0
17500
1.3
Таблица 3
Кольца, отлитые с модификатором
Известным
Предлагаемым
Парти модуль предел упругости прочности кгс/мм на изгиб, кгс/мм развод замка при разрыве, мм
2.1 16280 . 120,0 101-104 100,0 17830 140,0 112-110 135,0
2,2 16410 1 14,0 106 — 109 1 10,0 19 100 1 56,0 1 1 1 — 1 12 140,0
2.3 15100 90,0 108 — 107 95,0 17910 160,0 108 — 110 140,0
Таблица 4.
Кольца, отлитые с модификатором
Предлагаемым звеетным твердост
HRB азвод. вердост
HRB предел прочности на изгиб, кгс/мм амка ри разыве, мм
105-107 130,0
109-108 120,0
3.1 15320 94,0
17200 130,0
17480 124,0
106-108 99,0
107-109 135,0
17510 142,0 редел прочности на изгиб, кгс/мм т предел проч т ности на изгиб,кгс/мма
3.2, 16800 103,0 105 — 106 120,0
3.3 ) 5900 1! 2,0 106-104 115,0 модуль упругости кгс/мм амка при азрушении, мм твердость, развод
HRB замка при разрушении, мм развод замка при разрушении, мм
Ф г (I
739123
20-50
20-40
0,1 — 10
0,1 — 10
0,1 — 10
0,1 — 10
0,5 — 10
0,1 — 10
Остальное
Составитель Т. Платицина
Техред И.Асталош
Корректор Г.Назарова
Редактор Т. Портная
Заказ 3010/5 Тираж 694
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", r.. Ужгород, ул. Проектная, 4
Сравнение физико- механических свойсттг поршневых колец из чугуна с предлагаемым модификатором и известным показывает, что опытные кольца имеют более высокий модуль упругости, предел прочности на изгиб, больший развод замка при разрушении, увеличенную твердость, что обеспечивает повышенную износостойкость и пластичность. Лучшие свойства наблюдаются при использовании модификатора со средними содержаниями компонентов. Твердость колец при этом достигает
111 — 112 единиц, предел прочности при изгибе
140 — 160 кгс/мм .
Использование предлагаемого модификатора позволяет упростить технологический процесс выплавки чугуна, так как легирующие компоненты вводятся непосредственно в его составе и отпадает необходимость в дополнительном легировании никелем и медью получить высокопрочный чугун с шаровидным графитом для тонкостенных деталей с повышенными физико-механическими свойствами и износостойкостью; позволяет увеличить пластичность и динамическую прочность на изгиб, что способствует уменьшению числа поломок при работе деталей в условиях значительных знакопеременных ударных нагрузок, поршневые кольца из высокопрочного чугуна с предлагаемым модификатором могут быть использованы на мощных тяжелонагруженных, форсированных двигателях.
Формула изобретения
1. Модификатор, содержащий медь, никель, марганец, магний, кальций, редкоземельные: металлы, железо, кремний; о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью упрощения технологического процесса плавки и повышения физикомеханических свойств высокопрочного чугуна с шаровидным графитом, он дополнительно содержит иттрий при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Медь
Никель
Марганец
Магний
Кальций
Редкоземельные металлы
Кремний
Иттрий
Железо
2. Модификатор по п. 1, о т л и ч а юшийся тем, что суммарное содержание
25 магния и иттрия составляет не менее 4,0 вес.%.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР У 418551, кл. С 22 С 35/00.