RU1774956C - Способ получени чугуна - Google Patents

Abstract

Использование: получение износостойкого чугуна, преимущественно дл  отливок тормозных колодок. Сущность изобретени : выпуск расплава в ковш осуществл ют с содержанием фосфора 3-4%, сфероидизатор ввод т в ковш перед выпуском в него расплава в количестве, обеспечивающем получение в чугуне остаточного суммарного содержани  РЗМ и магни  0,04-0,1 % при их г. соотношении 1:(1-2), а графитиэатор - в количестве 10-15% от массы сфероидизатора; при этом расплав сначала обрабатывают графитизатором, а потом сфероидизатором. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии чугуна, в частности к способам изготовлени  отливок из износостойкого чугуна с ша- ровидным графитом, работающих в услови х трени , а именно дл  тормозных колодок.

Известен способ получени  отливок, включающий выплавку высокохромистого чугуна с содержанием углерода 4,5-5,5% и его охлаждени  со скоростью 1000-1400°С. Однако наличие в структуре данного чугуна повышенного количества карбидной фазы способствует резкому уменьшению коэффициента трени  отливок, в результате чего они не могут быть использованы в фрикционных узлах, в частности, при изготовлении тормозных колодок.

Наиболее близким к за вл емому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ изготовлени  отливок из чугуна с шаровидным графитом, включающий расплавление шихтовых материалов , содержащих 0,005-0,05% фосфора.

перегрев расплава, ввод сфероидизаторов и графитизаторов в ковш при выпуске в него расплава, введение в расплав перед выпуском из печи легирующих аустенитобразую- щих элементов, а при выпуске в ковш перед вводом сфероидиэаторов расплав раскисл ют силикокальцием 0,5-1,5% от веса металла и алюминием 1,0-1.5 от суммы содержани  хрома 14--молибдена в чугуне, при этом расплав ремодифицируют первыми РЗМ.

Данный способ не обеспечивает получение отливок с высокий износостойкостью при работе в т желых услови х нагружени  из-за низкого сопротивлени  чугуна процессам схватывани  при трении, что ухудшает их эксплуатационные свойства.

Целью изобретени   вл етс  повышение коэффициента трени  и износостойкости .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в известном способе, включающем расплавление шихтовых материалов, содержащих

(Л

С

XI

XI

4

СП О

ы

фосфор, перегрев расплава, выпуск его в ковш, ввод сфероидизаторов и графитизато- ров в ковш при выпуске в него расплава и заливку форм, расплавление шихтовых материалов осуществл ют с содержанием фосфора 3-4%, а модифицирование графи- тизирующей добавкой производ т перед вводом сфероидизирующей добавки в количестве 10-15% от массы последней, количество которой выбирают дл  получени  в чугуне остаточного суммарного содержани  РЗМ и магни  0,04-0,1 % при их отношении 1 :(1-2).

Основными эксплуатационными свойствами при работе тормозных колодок  вл ютс  повышенные фрикционные свойства (коэффициент трени ) и повышенный срок службы (износостойкость). Экспериментально установлено, что введение в чугун фосфора способствует повышению его износостойкости и коэффициента трени , При этом с увеличением содержани  фосфора свыше 3-4% фрикционные свойства практически не измен ютс , а износостойкость чугуна снижаетс . В то же врем  проведенные исследовани  особенностей модифицировани  высокофосфористого чугуна показали, что при наличии в расплаве более 1,2% фосфора он оказывает сильное д е глобул   ризу- ющее действие па форму графита при сфероидизирующем модифицировании, В этом случае получить правильную шаровидную форму графита в чугуне за счет увеличени  количества вводимого сферой- дизирующею модификатора на основе ферросилици  с магнием не удаетс . Данна  цель может быть достигнута при обработке высокофосфористого расплава комплексным модификатором, содержащим нар ду с магнием редкоземельные элементы и обеспечивающем получение в чугуне за вл емого соотношени  и суммарного содержани  данных элементов. Как показали экспериментальные исследовани , при суммарном содержании в чугуне РЗЭ и магни  в предлагаемых пределах 0,04-0,1% и их соотношении 1:(1-2) обеспечиваетс  получение правильной шаровидной формы графита. При остаточном содержании РЗЭ и большем содержании магни  его вли ние на кристаллизацию расплава способствует тому, что графит выдел етс  в шаровидной разорванной форме, а при соотношении РЗЭ к магнию менее 1:2 графит выдел етс -в нитевидной форме. В обоих случа х происходит снижение износостойкости чугуна и эксплуатационных свойств отливок при т рении , При снижении остаточного содержани  магни  и РЗЭ в сумме менее 0,04% графит выдел етс  в гнездообразной форме , что резко снижает износостойкость чугуна , а при их содержании более 0,1 % происходит выделение структурно-свободного цементита, что резко снижает фрикционные

свойства из-за уменьшени  коэффициента трени . В ходе проведенных исследований было отмечено, что форма графита и полностью перлитна  металлическа  основа- в чугуне достигаетс  при обработке расплава

0 графитизирующей присадкой перед сфероидизирующей . При этом наиболее стабильные результаты по форме графита в металлической основе получены при введении графитизирующей присадки в количест5 ве 10-15% от массы сфероидизирующей. В этом случае обеспечиваютс  наиболее высокие эксплуатационные свойства отливок при трении. Введение графитизирующей присадки в количестве ниже нижнего преде0 ла снижает эффективность последующего сфероидизирующего модифицировани , что ухудшает форму графита и снижает эксплуатационные свойства отливок при трении . Введение графитизирующей присадки

5 в количестве более 15% от массы сфероидизирующей присадки способствует выделе- . нию в структуре чугуна свободного феррита и ухудшает степень сфероидизации графита , что снижает износостойкость.

0 Сопоставительный анализ за вл емого технического решени  с прототипом показал , что данный способ отличаетс  от известного тем, что расплавление шихтовых материалов осуществл етс  с содержанием

5 фосфора 3-4%, а модифицирование графитизирующей добавкой производ т перед сфероидизирующей добавкой в количестве 10-15% от массы последней, количество которой выбирают дл  получени  в чугуне

0 остаточного суммарного содержани  РЗМ и магни  0,04-0,1 при их отношении 1:(1-2). Таким образом, за вл емый способ соот- ветствует критерию изобретени  новизна .

5 В процессе исследовани  за вл емого технического решени  по научно-технической и патентной литературе отмечено, что использование способа получени  высокопрочного чугуна путем последовательного и

0 сфероидизирующего модифицировани  в определенном соотношении известно. Однако при указанном способе не обеспечиваетс  получени  правильной шаровидной формы графита и повышени  износостойко5 сти в области механохимического износа при использовании высокофтористого расплава , что достигаетс  при использовании предлагаемого способа изготовлени  отливок . Следовательно, за вл емый признак про вл ет новое, ранее неизвестное свойство . Это позвол ет сделать вывод о соответствии за вл емого технического решени  критерию существенные отличи .

П р и м е р. Предлагаемый способ изготовлени  отливок реализован следующим образом. Плавку вели в 6-дуговой печи. Чугун имел в исходном состо нии следующий химический состав, мас.%: 3,0-3,1 С; 1,3-1,5 SI; 0,4-0,6 Мп; 2,5-3,0 Р; 0,03 S. Данный чугун перегревалс  до 1470-1510°С. После выдер- жки расплава в течение 10 мин он переливалс  в 1,5-тонный ковш, на дно которого помещались графитизирующие присадки, а затем после перемешивани  сливалс  в разливочный 1,5-тонный ковш, на дно которого помещалась сфероидизирующа  присадка в виде модификатора, содержащего 50-55% Si; 4-5% Mg; 1-4% РЗМ; 0,5-1,0 Са; Fe остальное . Сфероидизирующий модификатор вводили в количестве 15-37,5 кг, а количест- во графитизирующей присадки находилось в пределах 9-16% от количества сфероиди- зирующей присадки.

Дл  оценки эксплуатационной Стойкости отливок в лабораторных услови х изме- р лась величина износа образцов на установке СМЦ-2 при трении в течение 30 мин, при давлении в трущейс  системе 6 МПа. Форма графита в изученных чугунах определ лась при металлографическом анализе с использованием микроскопа.

Результаты металлографического анализа показали, что при предлагаемом способе получени  отливок обеспечиваетс  стабильное получение полностью перлит- ной металлической основы и графита в правильной шаровидной форме. Это обеспечивает высокие эксплуатационные свойства отливок при трении. При изменении условий способа изготовлени  отливок резко ухудшаетс  форма графита и он выдел етс  либо в дообразной форме, либо в шаровидной разорванной. В этом случае наблюдаетс  снижение износостойкости чугуна при трении, что отмечаетс  увеличением величины весового износа.

Из представленных в таблице данных следует, что использование предлагаемого способа изготовлени  отливок по сравнению с прототипом позволит повысить срок службы тормозных колодок в 1,5-2 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Способ получени  чугуна, преимущественно дл  отливок тормозных колодок, включающий расплавление шихтовых мате- риалов, содержащих фосфор, перегрев расплава , выпуск его в ковш, обработку расплава при выпуске в ковш сфероидиза- торами, содержащими магний и РЗМ, и гра- фитизаторами и заливку в формы, отличающийс  тем, что, с целью повышени  коэффициента трени  и износостойкости, сфероидизаторы ввод т в ковш перед выпуском в него расплава в количестве, обеспечивающем получение в чугуне остаточного суммарного содержани  РЗМ и магни  0,04- 0,1 % при их соотношении 1:(1-2). а графити- затор - в количестве 10-15% от массы сфероидизаторов при этом расплав выпускают с содержанием фосфора 3-4%, а обработку расплава графитизатором осуществл ют перед обработкой сфероиди- затором.