RU2398043C2 - Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники - Google Patents

Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники Download PDF

Info

Publication number
RU2398043C2
RU2398043C2 RU2007126272/02A RU2007126272A RU2398043C2 RU 2398043 C2 RU2398043 C2 RU 2398043C2 RU 2007126272/02 A RU2007126272/02 A RU 2007126272/02A RU 2007126272 A RU2007126272 A RU 2007126272A RU 2398043 C2 RU2398043 C2 RU 2398043C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
iron
phosphorus
silicon
carbon
sulphur
Prior art date
Application number
RU2007126272/02A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2007126272A (ru
Inventor
Николай Иванович Забарный (RU)
Николай Иванович Забарный
Александр Андреевич Вахрушев (RU)
Александр Андреевич Вахрушев
Александр Евграфович Чуркаев (RU)
Александр Евграфович Чуркаев
Василий Михайлович Кондратов (RU)
Василий Михайлович Кондратов
Игорь Анатольевич Повышев (RU)
Игорь Анатольевич Повышев
Original Assignee
ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СЛОБОДСКОЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД" (ОАО "Слободской машиностроительный завод")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СЛОБОДСКОЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД" (ОАО "Слободской машиностроительный завод") filed Critical ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО "СЛОБОДСКОЙ МАШИНОСТРОИТЕЛЬНЫЙ ЗАВОД" (ОАО "Слободской машиностроительный завод")
Priority to RU2007126272/02A priority Critical patent/RU2398043C2/ru
Publication of RU2007126272A publication Critical patent/RU2007126272A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2398043C2 publication Critical patent/RU2398043C2/ru

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к производству чугунных фасонных отливок. Может использоваться в сельскохозяйственном машиностроении при производстве кормозаготовительного, погрузочного, транспортерного и другого технологического оборудования. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,6-3,5; кремний 1,4-2,4; марганец 0,7-1,0; алюминий 0,05-0,15; кальций 0,003-0,008; магний 0,01-0,05; церий 0,02-0,08; сера 0,05-0,15; фосфор 0,08-0,2; железо - остальное. Суммарное содержание углерода и кремния не превышает 5,0%; суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,3%; отношение содержания марганца к сере - не менее 6,5. Чугун обладает высокими физико-механическими и технологическими свойствами, меньшей склонностью к хрупкому разрушению, высоким сопротивлением ударному и длительному циклическому нагружению и, следовательно, высокой эксплуатационной надежностью. 2 табл.

Description

Изобретение относится к области промышленного производства чугунных фасонных отливок, содержащих в качестве основы железо с заданным соотношением легирующих и примесных элементов, и предназначено для использования в сельскохозяйственном машиностроении при производстве кормоприготовительного, погрузочного и транспортерного оборудования, а также различной бульдозерной и тракторной техники для агропромышленного комплекса.
Известны различные марочные составы серого, ковкого и высокопрочного чугунов, применяемых в машиностроительных отраслях промышленности (например, чугун марок типа СЧ, КЧ и ВЧ), а также другие аналоги, указанные в научно-технической и патентной литературе [1-10]. Однако известные марки чугуна не обеспечивают заданного уровня и стабильности основных физико-механических и служебных характеристик материала применительно к требованиям создаваемого оборудования, что снижает работоспособность и эксплуатационную надежность сельскохозяйственной техники в полевых условиях круглогодичной эксплуатации.
Наиболее близким к заявляемой композиции по назначению и составу компонентов является серый чугун марки СЧ 20 по ГОСТ 1412-85 [1], содержащий в своем составе легирующие и примесные элементы в следующем соотношении, мас.%:
углерод 3,3-3,5
кремний 1,4-2,4
марганец 0,7-1,0
сера ≤0,15
фосфор ≤0,2
железо остальное
Данную марку чугуна в соответствии с требованиями действующей нормативно-технической документации рекомендуется использовать в различных отраслях промышленности и народного хозяйства в качестве конструкционного и машиноподелочного материала при производстве неответственных деталей серийного оборудования общетехнического назначения. При этом известная композиция характеризуется весьма низким уровнем эксплуатационных характеристик в условиях статического и динамического нагружения, а также широким разбросом и нестабильностью основных физико-механических и служебных свойств, что не отвечает предъявляемым к материалу требованиям, определяющим заданную работоспособность и межремонтный период сельскохозяйственного оборудования, а также бульдозерной, тракторной и погрузочной техники в сложных условиях круглогодичной эксплуатации. Согласно требованиям действующих государственных и отраслевых стандартов [1-3] содержание в марочном составе чугунов-аналогов ряда легирующих и примесных элементов, во многом определяющих требуемое структурное состояние металла и уровень его важнейших служебных характеристик, не контролируется и находится в весьма широких концентрационных пределах.
Техническим результатом настоящего изобретения является создание высокотехнологичной марки чугуна, обладающей улучшенным комплексом основных физико-механических и служебных свойств, меньшей склонностью к хрупкому разрушению, а также более высоким уровнем сопротивления ударному и длительному циклическому нагружению по сравнению с известными аналогами, что обеспечивает повышение эксплуатационной надежности и общего ресурса работы кормоперерабатывающего и заготовительного оборудования, а также других различных агрегатов и машин сельскохозяйственного назначения. Технический результат достигается тем, что в состав известной марки чугуна, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, фосфор и железо, дополнительно введены алюминий, кальций, магний и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 2,6-3,5
кремний 1,4-2,4
марганец 0,7-1,0
алюминий 0,05-0,15
кальций 0,003-0,008
магний 0,01-0,05
церий 0,02-0,08
сера 0,05-0,15
фосфор 0,08-0,2
железо остальное
При этом введено ограничение суммарного содержания ряда элементов, превышение которого отрицательно влияет на формирование оптимального структурного состояния и в значительной мере снижает заданный уровень основных физико-механических и эксплуатационных характеристик материала, в частности:
суммарное содержание С+Si не должно превышать 5%;
суммарное содержание S+Р не должно превышать 0,3%;
отношение Mn/S должно быть не менее 6,5.
Соотношение указанных легирующих и примесных элементов выбрано таким, чтобы заявляемая композиция обеспечивала требуемый уровень и стабильность важнейших структурно-чувствительных характеристик литого металла, во многом определяющих высокую работоспособность и эксплуатационную надежность машин и оборудования сельскохозяйственной техники в полевых условиях круглогодичной эксплуатации.
Введение в заявляемую композицию расчетных микролегирующих и модифицирующих добавок алюминия, кальция, магния и церия, как элементов с высокой термодинамической активностью и особыми физико-химическими свойствами, в указанном соотношении с другими компонентами существенно влияет на процессы структурообразования литого чугуна и, в частности, положительно воздействует на форму, размер и дисперсность образующихся феррито-перлитных, графитных и других структурных составляющих. При этом, как показали наши металлографические и физико-химические исследования, уменьшается степень структурной анизотропии металла и обеспечивается более равномерное распределение вторичных и избыточных фаз по всему сечению фасонной отливки. Снижается склонность литья к холодному трещинообразованию и повышается его работоспособность в условиях ударного и длительного циклического нагружения. Циклическая вязкость, во многом отражающая качество литого металла и характеризующая его демпфирующую способность, существенно возрастает. Фрактографический анализ поверхности изломов образцов, выполненный методом сканирования на растровом электронном микроскопе, показал, что в заявляемой композиции доля вязкой составляющей в зоне разрушения заметно возрастает по сравнению с известным составом.
Избыточное модифицирование и введение в состав заявляемой композиции микролегирующих добавок вне указанных в формуле изобретения пределов снижает эффективность их положительного влияния на весь комплекс основных физико-механических свойств металла и не способствует обеспечению требуемого качества литых заготовок, а также осложняет рецептурно-технологическую сторону проведения комплексного модифицирования.
Важное значение в процессе структурообразования серого чугуна и формирования требуемого уровня механических свойств имеет также соотношение содержания сильнографитообразующих элементов углерода и кремния. Исследования показали, что наилучшие результаты обеспечивает соблюдение соотношения (C+Si)≤5,0%, тогда как увеличение этого соотношения за пределы формулы изобретения приводит к существенному снижению степени эвтектичности чугуна и способствует подавлению механизма графитизирующего модифицирования.
На решение задачи повышения технологичности и качества чугунного литья направлено также и ограничение в заявляемой композиции суммарного содержания остаточных примесей серы и фосфора до указанных в формуле изобретения пределов. При этом улучшаются литейные свойства чугуна, в том числе жидкотекучесть, уменьшается образование усадочных раковин и пор, снижается склонность металла к зональной и дендритной ликвации. Расчеты показывают, что при превышении указанных в формуле изобретения значений создаются благоприятные концентрационные условия и физико-химические предпосылки для образования в металле легкоплавких двойных и тройных эвтектик в виде сетки грубых и хрупких включений, что повышает склонность литья к образованию холодных трещин и снижает деформационную способность металла.
Повышению качества литого металла и улучшению его технологичности на стадии металлургического передела также способствует соблюдение условия, когда отношение Mn/S составляет не менее 6,5. В этом случае избыточная часть серы в чугуне связывается в сульфид марганца и выводится в шлак. При несоблюдении указанного требования в сочетании с другими технологическими указаниями задача получения качественного литья с заданными служебными характеристиками существенно осложняется.
Полученный более высокий уровень физико-механических, технологических и служебных характеристик металла литых заготовок чугуна обеспечивается комплексным легированием заявляемой композиции в указанном соотношении с другими элементами, сбалансированным химическим и фазовым составом, нормированным соотношением вводимых микролегирующих и модифицирующих добавок, а также контролированием чистоты металла по остаточным примесям, во многом определяющим процессы структурообразования и формирования всего комплекса свойств литого металла.
На Слободском машиностроительном заводе совместно с другими предприятиями отрасли в соответствии с планом проводимых опытно-промышленных работ выполнен необходимый комплекс лабораторных, стендовых и экспериментальных исследований по выплавке, механической обработке и оценке основных физико-механических, технологических и служебных характеристик заявляемой композиции. Металл выплавлялся в индукционных и дуговых электропечах ИСТ-0,16 и ДСП-1,5 чугунолитейного цеха завода с последующей разливкой в фасонные отливки для получения заготовок требуемой формы и размеров.
Химический состав исследованных композиций, а также результаты определения основных свойств исследуемого металла литых заготовок представлены в табл.1, 2.
Figure 00000001
Основа - железо.
Figure 00000002
Ожидаемый технико-экономический эффект применения разработанной марки чугуна в промышленности и народном хозяйстве выразится в повышении работоспособности и эксплуатационной надежности материала, что увеличит межремонтный период и общий ресурс эксплуатации деталей и узлов сельскохозяйственной техники, работающей в сложных условиях длительного динамического нагружения.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 1412-85 «Чугун с пластинчатым графитом для отливок» (марки). М.: Госстандарт - прототип.
2. ГОСТ 3443-77 «Отливки из чугуна с различной формой графита (методы определения структуры). М.: Госстандарт.
3. Чугун (справочник) под ред. А.Д.Шермана и А.А.Жукова, М.: «Металлургия», 1991.
4. Я.Е.Гольдштейн, В.Г.Мизин. Модифицирование и микролегирование чугунов и стали. - М.: «Металлургия», 1986.
5. А.Ф.Ланда. Основы получения чугуна повышенного качества. - М., МАШГИЗ, 1960.
6. В.И.Архаров. Теория микролегирования сплавов. - М.: «Машиностроение», 1975.
7. В.М.Воздвиженский, В.А.Грачев, В.В.Спасский. Литейные сплавы и технология их плавки в машиностроении, - М.: «Машиностроение», 1984.
8. Сб. статей «Свойства и особенности производства модифицированного чугуна», - М.: изд-е ЦНИИТМАШ, 1976.
9. В.И.Канторович, А.Д.Шерман, В.М.Семенов и др. Отечественный и зарубежный опыт применения чугунов для сельскохозяйственной техники. - М.: изд-е ЦНИИ ТЭИТракторосельхозмаш, 1980.
10. Д.И.Станчев. Конструкционные материалы для лесных машин. - Изд-е Воронежского государственного университета, г.Воронеж, 1982.

Claims (1)

  1. Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, фосфор и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, кальций, магний и церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    углерод 2,6-3,5 кремний 1,4-2,4 марганец 0,7-1,0 алюминий 0,05-0,15 кальций 0,003-0,008 магний 0,01-0,05 церий 0,02-0,08 сера 0,05-0,15 фосфор 0,08-0,2 железо остальное,

    при этом суммарное содержание углерода и кремния не превышает 5,0 мас.%, суммарное содержание серы и фосфора не превышает 0,3 мас.%, а отношение содержания марганца к сере составляет не менее 6,5.
RU2007126272/02A 2007-07-10 2007-07-10 Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники RU2398043C2 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007126272/02A RU2398043C2 (ru) 2007-07-10 2007-07-10 Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007126272/02A RU2398043C2 (ru) 2007-07-10 2007-07-10 Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2007126272A RU2007126272A (ru) 2009-01-20
RU2398043C2 true RU2398043C2 (ru) 2010-08-27

Family

ID=40375577

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007126272/02A RU2398043C2 (ru) 2007-07-10 2007-07-10 Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2398043C2 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU441331A1 (ru) * 1973-03-26 1974-08-30 Киевский Автомобильно-Дорожный Институт Чугун
DE2428821A1 (de) * 1974-06-14 1975-12-18 Goetzewerke Verschleissfeste gusseisenlegierung mit lamellarer bis knoetchenfoermiger graphitausscheidung
EP0014655A1 (fr) * 1979-02-05 1980-08-20 ACIERIES THOME CROMBACK Société anonyme dite: Procédé de fabrication de corps broyants en alliage ferreux
SU1035084A1 (ru) * 1982-02-26 1983-08-15 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Чугун
RU2298048C1 (ru) * 2006-02-26 2007-04-27 Ярославский государственный технический университет Высокопрочный чугун

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU441331A1 (ru) * 1973-03-26 1974-08-30 Киевский Автомобильно-Дорожный Институт Чугун
DE2428821A1 (de) * 1974-06-14 1975-12-18 Goetzewerke Verschleissfeste gusseisenlegierung mit lamellarer bis knoetchenfoermiger graphitausscheidung
EP0014655A1 (fr) * 1979-02-05 1980-08-20 ACIERIES THOME CROMBACK Société anonyme dite: Procédé de fabrication de corps broyants en alliage ferreux
SU1035084A1 (ru) * 1982-02-26 1983-08-15 Белорусский Ордена Трудового Красного Знамени Политехнический Институт Чугун
RU2298048C1 (ru) * 2006-02-26 2007-04-27 Ярославский государственный технический университет Высокопрочный чугун

Also Published As

Publication number Publication date
RU2007126272A (ru) 2009-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Azarbarmas et al. Microstructure, hardness and tensile properties of A380 aluminum alloy with and without Li additions
US3765875A (en) Inoculating alloy for cast irons
KR102562688B1 (ko) 규소계 합금, 이의 생성 방법 및 그러한 합금의 용도
RU2398043C2 (ru) Чугун для оборудования и машин сельскохозяйственной техники
RU2581542C1 (ru) Высокопрочный антифрикционный чугун
RU2620206C2 (ru) Способ графитизирующего модифицирования чугуна
Rapiejko et al. Effect of Cr and V alloy additions on the microstructure and mechanical properties of AM60 magnesium alloy
RU2147045C1 (ru) Половинчатый чугун
SU1155625A1 (ru) Комплексный модификатор дл серого чугуна
SU1447919A1 (ru) Чугун
RU2371506C2 (ru) Высокопрочный чугун для корпусных конструкций современной контейнерной техники по транспортировке и хранению отработавшего ядерного топлива
SU1062295A1 (ru) Чугун
RU2588965C1 (ru) Способ модифицирования чугуна
RU2156827C1 (ru) Антифрикционный немагнитный чугун
RU2784363C9 (ru) Сталь
SU985123A1 (ru) Чугун
RU2784363C1 (ru) Сталь
RU2457256C2 (ru) Модифицирующая смесь
RU2401317C1 (ru) Износостойкий чугун
SU1663040A1 (ru) Лигатура дл чугуна
SU910822A1 (ru) Способ модифицировани высококремнистых сплавов на основе алюмини
RU2149915C1 (ru) Сплав
SU1712450A1 (ru) Чугун
Mnati et al. Structural Characterization and Mechanical Properties of Ductile Iron-Enhanced Alloyed Ductile Iron
RU2653042C1 (ru) Лигатура для выплавки титановых сплавов

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20110711