RU2581542C1 - Высокопрочный антифрикционный чугун - Google Patents
Высокопрочный антифрикционный чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2581542C1 RU2581542C1 RU2014148856/02A RU2014148856A RU2581542C1 RU 2581542 C1 RU2581542 C1 RU 2581542C1 RU 2014148856/02 A RU2014148856/02 A RU 2014148856/02A RU 2014148856 A RU2014148856 A RU 2014148856A RU 2581542 C1 RU2581542 C1 RU 2581542C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- iron
- wear resistance
- cerium
- magnesium
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным чугунам для ответственных деталей двигателей. Чугун содержит, мас.%: углерод 3,2-3,5; кремний 1,8-2,2; марганец 0,4-0,8; медь 0,15-0,7; никель 0,12-0,5; хром 0,08-0,4; магний 0,03-0,05; церий 0,01-0,03; олово 0,01-0,02; фосфор 0,02-0,04; кальций 0,002-0,01; ванадий 0,05-0,35; барий 0,03-0,05, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является снижение склонности к трещинообразованию и повышение износостойкости. Скорость износа при сухом трении составляет 0,16-0,20 мкм/км. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным антифрикционным чугунам для ответственных деталей двигателей с повышенными характеристиками износостойкости и трещиностойкости.
Известен высокопрочный антифрикционный чугун марки АЧВ-2 (ГОСТ 1585-85), обеспечивающий получение в отливках перлитно-ферритной структуры с повышенными характеристиками технологических и упругопластических свойств. Однако в условиях трения этот чугун имеет недостаточные характеристики твердости (167-197 НВ), износостойкости и эксплуатационных свойств.
Известен также антифрикционный магний-цериевый чугун марки ЧВГ-45 (ГОСТ 26394-89), используемый для изготовления литых деталей двигателей. Твердость чугуна 190-250 НВ, а предельный режим эксплуатации деталей из этого чугуна в условиях трения не превышает 12-15 МПа·м/с. Литые детали из этого чугуна обладают недостаточными характеристиками ударной вязкости и износостойкости.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является высокопрочный антифрикционный чугун (Патент RU 2352675, МПК C22C 37/00, 2009, прототип) следующего химического состава, мас. %:
Углерод | 3,2-3,5 |
Кремний | 1,8-2,2 |
Марганец | 0,4-0,8 |
Медь | 0,15-0,7 |
Никель | 0,02-0,25 |
Хром | 0,02-0,06 |
Магний | 0,03-0,05 |
Церий | 0,01-0,02 |
Олово | 0,03-0,10 |
Фосфор | 0,02-0,10 |
Кальций | 0,002-0,01 |
Железо | Остальное. |
Известный чугун обладает следующими механическими и эксплуатационными свойствами:
Предел текучести, МПа | 265-290 |
Ударная вязкость, Дж/см2 | 41-56 |
Скорость износа при сухом трении, мкм/км | 0,22-0,30 |
Твердость, НВ | 229-241 |
Коэффициент трения | 0,32-0,40 |
Предельный режим работы при трении, МПа·м/с | 31-40 |
Склонность к трещинообразованию, | |
количество трещин в технологической пробе | 2,8-3,2 |
Недостатками известного чугуна являются низкие характеристики твердости и износостойкости и высокая склонность к трещинообразованию.
Задачей данного технического решения является снижение склонности к трещинообразованию и повышение износостойкости.
Поставленная задача решается тем, что высокопрочный антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, хром, магний, церий, олово, фосфор, кальций и железо, дополнительно содержит ванадий и барий при следующем соотношении компонентов, мас. %:
Углерод | 3,2-3,5 |
Кремний | 1,8-2,2 |
Марганец | 0,4-0,8 |
Медь | 0,15-0,7 |
Никель | 0,12-0,5 |
Хром | 0,08-0,4 |
Магний | 0,03-0,05 |
Церий | 0,01-0,03 |
Олово | 0,01-0,02 |
Фосфор | 0,02-0,04 |
Кальций | 0,002-0,01 |
Ванадий | 0,05-0,35 |
Барий | 0,03-0,05 |
Железо | Остальное |
Дополнительное введение ванадия обусловлено тем, что он является эффективным микролегирующим компонентом, повышающим дисперсность и твердость металлической основы чугуна в отливках и снижающим коэффициент трения и скорость изнашивания чугуна в условиях интенсивного трения. При содержании ванадия до 0,05% твердость и износостойкость чугуна недостаточны. При повышении концентрации ванадия более 0,35% снижаются трещиностойкость и ударная вязкость чугуна.
Дополнительное введение 0,03-0,05% бария обусловлено его высокой модифицирующей способностью, улучшающей степень сфероидизации графита, трещиностойкость и антифрикционные свойства чугуна.
При содержании бария менее 0,03% эти свойства недостаточны, а при содержании его более 0,05% повышаются угар и износ.
Хром в количестве 0,08-0,4% повышает твердость, износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна. При концентрации хрома до 0,08% характеристики твердости и износостойкости недостаточны. При повышении содержания хрома более 0,4% увеличивается неоднородность структуры и снижаются характеристики трещиностойкости, ударной вязкости и антифрикционных свойств.
Марганец (0,4-0,8%), медь (0,15-0,7%) и никель (0,12-0,5%) являются основными легирующими элементами, упрочняющими металлическую основу и повышающими твердость, износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна. При концентрации их менее нижних пределов характеристики твердости, износостойкости и эксплуатационных свойств недостаточны. При увеличении их содержания выше верхних пределов снижаются характеристики упругопластических свойств, трещиностойкости и удароустойчивости.
Магний в количестве 0,03-0,05% и церий в количестве 0,01-0,03% обеспечивают высокую степень сфероидизации графита и повышение механических и эксплуатационных свойств чугуна. При снижении содержания магния и церия соответственно меньше 0,03% и 0,01% прочностные свойства, износостойкость и степень сфероидизации графита в структуре недостаточны. При увеличении их содержания более верхних пределов повышается их угар и снижаются характеристики трещиностойкости, ударной вязкости и удароустойчивости.
Содержание основных графитизирующих элементов (углерода 3,2-3,5%, кремния 1,8-2,2% и кальция 0,002-0,01%) принято на основании практики производства отливок из высокопрочных чугунов и ограничено содержаниями, выше которых снижаются характеристики твердости, износостойкости и трещиностойкости.
Олово (0,01-0,02%) и фосфор (0,02-0,04%) отбеливают структуру чугуна в отливках, повышают твердость и износостойкость. При увеличении содержания олова более 0,02% и фосфора более 0,04% снижаются однородность структуры, трещиностойкость и ударная вязкость чугуна. При их концентрации менее нижних пределов отмечается недостаточная износостойкость.
Опытные плавки чугуна производят в индукционных тигельных печах с использованием литейных чугунов марки Л2ШБ2, передельного чугуна ПЛ11Б2, стального лома марок 1А и 2А, чугунного лома марки 17А, ферромарганца марки ФМн78, меди марки M1, ферроникеля марки ФН3, доменного ферромарганца марки ФФ16, силикокальция марки СК30 и силикобария марки СБа15, феррованадия марки ФВd2, олова марки О1пч, никель-магний-цериевой лигатуры, доменного ферросилиция и других ферросплавов.
Температура выплавляемого чугуна составляет 1480-1500°C.
Процесс легирования чугуна ферроникелем, ферромарганцем, медью и феррованадием производят в печи после рафинирования металла. Сфероидизирующее модифицирование чугуна комплексной лигатурой производят при выпуске расплава из печи в раздаточных ковшах, а графитизирующее модифицирование - в разливочных ковшах с использованием силикобария, силикокальция и ферросилиция.
Заливку модифицированного чугуна производят в литейные песчано-глинистые формы для получения антифрикционных деталей двигателей, технологических проб и образцов для механических испытаний. Механические испытания проводят в соответствии с ГОСТ 27208-87.
В таблице 1 приведены химические составы известного и предложенного чугунов опытных плавок, а в таблице 2 - их механические и эксплуатационные свойства.
Динамическую прочность определяли на образцах с размерами 10×10×55 мм с надрезом 0,2 мм. Для определения трещиностойкости использовали звездообразные пробы диаметром 250 мм и высотой 140 мм.
Износостойкость чугуна и предельный режим работы при трении определяли по стандартным методикам при испытании в условиях сухого трения.
Как видно из таблицы 2, предложенный высокопрочный чугун обладает более высокими характеристиками твердости, износостойкости при сухом трении и трещиностойкости, чем известный.
Claims (1)
- Высокопрочный антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, хром, магний, церий, олово, фосфор, кальций и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 3,2-3,5 кремний 1,8-2,2 марганец 0,4-0,8 медь 0,15-0,7 никель 0,12-0,5 хром 0,08-0,4 магний 0,03-0,05 церий 0,01-0,03 олово 0,01-0,02 фосфор 0,02-0,04 кальций 0,002-0,01 ванадий 0,05-0,35 барий 0,03-0,05 железо Оостальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014148856/02A RU2581542C1 (ru) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | Высокопрочный антифрикционный чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2014148856/02A RU2581542C1 (ru) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | Высокопрочный антифрикционный чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2581542C1 true RU2581542C1 (ru) | 2016-04-20 |
Family
ID=56194881
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2014148856/02A RU2581542C1 (ru) | 2014-12-03 | 2014-12-03 | Высокопрочный антифрикционный чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2581542C1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718843C1 (ru) * | 2019-03-04 | 2020-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (ФГБОУ ВО ПГУПС) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун |
RU2720271C1 (ru) * | 2019-11-28 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1013508A1 (ru) * | 1981-10-05 | 1983-04-23 | Институт проблем литья АН УССР | Износостойкий чугун |
EP1384794A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-01-28 | Erre-Vis S.p.A. | Spheroidal cast iron particulary for piston rings and method for its production |
RU2352675C1 (ru) * | 2007-06-25 | 2009-04-20 | Ярославский государственный технический университет | Высокопрочный антифрикционный чугун |
RU2513363C1 (ru) * | 2013-03-29 | 2014-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Высокопрочный антифрикционный чугун |
-
2014
- 2014-12-03 RU RU2014148856/02A patent/RU2581542C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1013508A1 (ru) * | 1981-10-05 | 1983-04-23 | Институт проблем литья АН УССР | Износостойкий чугун |
EP1384794A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-01-28 | Erre-Vis S.p.A. | Spheroidal cast iron particulary for piston rings and method for its production |
RU2352675C1 (ru) * | 2007-06-25 | 2009-04-20 | Ярославский государственный технический университет | Высокопрочный антифрикционный чугун |
RU2513363C1 (ru) * | 2013-03-29 | 2014-04-20 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет путей сообщения" (МИИТ) | Высокопрочный антифрикционный чугун |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2718843C1 (ru) * | 2019-03-04 | 2020-04-14 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Петербургский государственный университет путей сообщения Императора Александра I" (ФГБОУ ВО ПГУПС) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун |
RU2720271C1 (ru) * | 2019-11-28 | 2020-04-28 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ярославский государственный технический университет" ФГБОУВО "ЯГТУ" | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2581542C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2513363C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2281982C1 (ru) | Чугун | |
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2452786C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2337996C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2615409C2 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2611624C1 (ru) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун | |
RU2365660C1 (ru) | Чугун | |
RU2409689C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
RU2448184C2 (ru) | Износостойкий чугун | |
Lia et al. | Effect of Sb–Ba–Ce–Si–Fe Post Inoculants on Microstructural and Mechanical Properties of As‐Cast Pearlitic Ductile Iron | |
RU2583225C1 (ru) | Высокопрочный хладостойкий чугун | |
RU2502808C1 (ru) | Состав для модифицирования и рафинирования железоуглеродистых и цветных сплавов (варианты) | |
RU2376101C1 (ru) | Комплексная экзотермическая смесь | |
RU2352675C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2450076C1 (ru) | Серый перлитный чугун | |
RU2449041C1 (ru) | Серый чугун для металлической литейной оснастки | |
EA009452B1 (ru) | Чугун | |
RU2616734C1 (ru) | Литейный высококремнистый сплав на основе алюминия | |
RU2602312C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
RU2715931C1 (ru) | Высокопрочный хладостойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2454294C1 (ru) | Комплексная экзотермическая смесь | |
KR102264261B1 (ko) | 유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법 | |
RU2605016C2 (ru) | Способ получения высокопрочного чугуна |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20171204 |