RU2611622C1 - Высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей - Google Patents
Высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2611622C1 RU2611622C1 RU2016100809A RU2016100809A RU2611622C1 RU 2611622 C1 RU2611622 C1 RU 2611622C1 RU 2016100809 A RU2016100809 A RU 2016100809A RU 2016100809 A RU2016100809 A RU 2016100809A RU 2611622 C1 RU2611622 C1 RU 2611622C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- strength
- heat
- cast
- iron
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным конструкционным чугунам для литых термообрабатываемых корпусных деталей, работающих в сложнонапряженных условиях и обладающих повышенными характеристиками износостойкости, трещиностойкости, предела текучести и антифрикционных свойств. Высокопрочный чугун для литых термообрабатываемых корпусных деталей содержит, мас. %: углерод 2,2-3,1; кремний 1,5-2,3; марганец 0,4-0,7; медь 0,8-2,5; никель 0,7-2,1; молибден 0,2-0,35; хром 0,1-0,3; магний 0,03-0,05; церий 0,01-0,02; цирконий 0,05-0,35; барий 0,01-0,03; бор 0,01-0,03 и железо - остальное. Изобретение направлено на повышение износостойкости, предела текучести, трещиностойкости и антифрикционных свойств чугуна. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным конструкционным чугунам для литых термообрабатываемых корпусных деталей, работающих в сложнонапряженных условиях и обладающих повышенными характеристиками предела текучести, трещиностойкости и антифрикционных свойств.
Известный высокопрочный термообрабатываемый чугун марки АЧВ-1 (ГОСТ 585-85) после термической обработки, включающей операции закалки и отпуска, имеет недостаточные характеристики предела текучести и трещиностойкости, не обеспечивает износостойкости и длительной эксплуатационной стойкости в сложнонапряженных условиях. Предельный режим эксплуатации деталей из этого чугуна составляет 12-20 МПа⋅м/с.
Известен также высокопрочный термообрабатываемый антифрикционный чугун (Высококачественные чугуны для отливок. Под ред. Н.Н. Александрова. М.: Машиностроение, 1982, с. 165), используемый для отливок цилиндров мощных газокомпрессоров и содержащий, мас. %:
Углерод | 3,5-3,8 |
Кремний | 2,0-2,2 |
Марганец | 0,55 |
Магний | 0,03 |
Фосфор | 0,05-0,6 |
Сера | 0,004-0,006 |
Железо | Остальное |
Известный чугун в отливках обладает крупнозернистой структурой, низкими характеристиками трещиностойкости, относительного удлинения (4-8%) и удароустойчивости. После термообработки отмечаются недостаточные характеристики износостойкости, предела текучести, эксплуатационных и антифрикционных свойств.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей (А.с. 926058, СССР, С22С 37/10, 1982, прототип) следующего химического состава, мас. %:
Углерод | 2,2-2,4 |
Кремний | 1,0-1,8 |
Марганец | 0,1-0,3 |
Медь | 1,6-2,5 |
Никель | 3,0-3,5 |
Молибден | 0,3-0,5 |
Хром | 0,1-0,3 |
Магний | 0,03-0,05 |
Церий | 0,01-0,02 |
Железо | Остальное |
Механические и эксплуатационные свойства известного чугуна:
Предел текучести, МПа | 210-250 |
Ударная вязкость, Дж/см2 | 17-32 |
Коэффициент трения | 0,47-0,55 |
Трещиностойкость чугуна в отливках, мм | 35-40 |
Износостойкость при сухом трении, мкм/км | 0,38-0,45 |
Предельный режим работы при трении, МПа⋅м/с | 15-22 |
Известный чугун имеет в отливках преимущественно крупнозернистую аустенитную металлическую основу, недостаточные упругопластические свойства, а также низкие характеристики антифрикционных свойств, износостойкости, предела текучести и трещиностойкости.
Задачей данного технического решения является повышение износостойкости, предела текучести, трещиностойкости и антифрикционных свойств чугуна.
Поставленная задача решается тем, что высокопрочный термообрабатываемый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, молибден, хром, магний, церий и железо, дополнительно содержит цирконий, барий и бор при следующем соотношении компонентов, мас %:
Углерод | 2,2-3,1 |
Кремний | 1,5-2,3 |
Марганец | 0,4-0,7 |
Медь | 0,8-2,5 |
Никель | 0,7-2,1 |
Молибден | 0,2-0,35 |
Хром | 0,1-0,3 |
Магний | 0,03-0,05 |
Церий | 0,01-0,02 |
Цирконий | 0,05-0,35 |
Барий | 0,01-0,03 |
Бор | 0,01-0,03 |
Железо | Остальное |
Существенными отличиями предложенного чугуна являются дополнительное введение в его состав микролегирующих добавок - циркония и бора и эффективного модификатора - бария, повышение концентрации эффективного микролегирующего и отбеливающего компонента - марганца, уменьшение концентрации никеля, снижающего трещиностойкость, а также износостойкость и однородность структуры после термической обработки, что значительно повышает предел текучести, упругопластические и антифрикционные свойства.
Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент неизвестны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные отличия являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в цели изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.
Дополнительное введение циркония обусловлено тем, что он является эффективной микролегирующей и графитизирующей добавкой, снижающей термические напряжения в отливках и коэффициент трения, повышающей трещиностойкость, однородность и дисперсность структуры, предел текучести и износостойкость. При содержании циркония до 0,05% износостойкость, предел текучести и антифрикционные свойства недостаточны. А при увеличении его концентрации более 0,35% увеличивается неоднородность структуры и снижаются характеристики трещиностойкости, износостойкости и антифрикционных свойств.
Дополнительное введение 0,01-0,03% бария обусловлено его химической, модифицирующей и графитизирующей активностью и значительным влиянием на очищение границ зерен и дисперсность структуры металлической основы, форму графита, который существенно повышает трещиностойкость и упругопластические свойства. При концентрации бария менее 0,01% модифицирующий эффект, упругопластические и антифрикционные свойства низкие, а при увеличении содержания бария более 0,03% увеличивается угар, снижаются однородность структуры, износостойкость и упругопластические свойства.
Дополнительное введение 0,01-0,03% бора обусловлено его эффективной микролегирующей и модифицирующей способностью и влиянием на сокращение режима термообработки, он также повышает дисперсность структуры, механические и антифрикционные свойства чугуна. При увеличении концентраций бора выше 0,03% отмечается повышение количества боридов по границам зерен, что снижает трещиностойкость, ударную вязкость и предел текучести. При концентрации бора менее 0,01% его влияние на структуру и свойства чугуна сказывается незначительно.
Содержание углерода (2,2-3,1%) и кремния (1,5-2,3%) принято исходя из опыта производства высокопрочных антифрикционных чугунов для отливок преимущественно с мелкозернистой аустенитной структурой и повышенной трещиностойкостью в литом состоянии. При увеличении концентраций углерода и кремния соответственно выше 3,1% и 2,3% в структуре отливок повышается содержание свободного графита, что снижает характеристики износостойкости, предела текучести и антифрикционных свойств. При снижении их концентрации соответственно ниже 2,2% и 1,5% повышаются остаточные термические напряжения в отливках и содержание цементита в структуре, что снижает пластические свойства, трещиностойкость и удароустойчивость.
Медь в количестве от 0,8 до 2,5% снижает коэффициент трения, является микролегирующим и графитизируюшим компонентом, обеспечивающим высокие характеристики антифрикционных и упругопластических свойств. При концентрации меди менее 0,8% дисперсность структуры, упругопластические и антифрикционные свойства недостаточны, а при увеличении ее концентрации более 2,5% снижаются однородность структуры, твердость и стабильность упругопластических свойств.
Уменьшение содержания никеля до 0,7-2,1% и молибдена до 0,2-0,35% обусловлено снижением однородности структуры, трещиностойкости и упругопластических свойств чугуна при более высоких их концентрациях. При увеличении концентрации никеля более 2,1% и молибдена более 0,35% снижаются однородность структуры, трещиностойкость, упругопластические свойства. Их влияние, при содержании менее нижних пределов на структуру, склонность к трещинам, предел текучести, антифрикционные и механические свойства, недостаточны.
Повышение концентрации марганца до 0,4-0,7% обусловлено его высоким микролегирующим влиянием на структуру и повышением износостойкости, технологических, механических и антифрикционных свойств. При увеличении концентрации марганца более 0,7% увеличиваются остаточные напряжения и снижается трещиностойкость, а при снижении концентрации марганца менее 0,4% повышается содержание в структуре феррита и снижаются износостойкость и эксплуатационные характеристики чугуна.
Хром повышает износостойкость и механические свойства, но в количестве более 0,3% увеличивает содержание в структуре отливок цементита и карбидов, снижает трещиностойкость, удлиняет продолжительность режима термообработки и снижает упругопластические свойства. При концентрации хрома менее 0,1% механические и антифрикционные свойства, износостойкость и прокаливаемость существенно снижаются.
Содержание магния (0,03-0,05%) и церия (0,01-0,02%), являющихся основными сфероидизирующими графит и модифицирующими компонентами, соответствует общепринятым нормам при производстве высокопрочных чугунов с шаровидным графитом; в предлагаемом чугуне принято без изменения.
Опытные плавки чугунов проводят в индукционных тигельных печах с использованием литейных рафинированных чугунов, чугунного лома 17А и 19А, стального лома 1А, чугунной стружки 5НТ, МГ, феррохрома ΦХ800, ферромарганца ФМн 78, никеля H3, меди M2, карбюризатора С94, ферромолибдена ФМоl, ферроциркония, 17%-го ферробора, других ферросплавов, а также никель-магниевой лигатуры, ферроцерия и силикобария для внепечной обработки. Микролегирование никелем, ферромарганцем, ферроцирконием, ферробором и медью производят после рафинирования расплава в печи, а модифицирование - в барабанных раздаточных ковшах с использованием никель-магниевой лигатуры, силикобария и ферроцерия.
Для определения свойств чугуна заливают решетчатые, звездообразные и ступенчатые технологические пробы. Для определения трещиностойкости использовали звездообразные пробы диаметром 250 мм и высотой 140 мм. Ударную вязкость определяют на образцах с размерами 10×10×55 мм с надрезом 0,2 мм.
После изотермической обработки отливок, образцов и технологических проб определяют износостойкость при сухом трении, механические, антифрикционные и эксплуатационные свойства чугуна по стандартным методикам.
В таблице 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, а в таблице 2 - их технологические, механические и эксплуатационные свойства.
Claims (2)
- Высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, молибден, хром, магний, церий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит цирконий, барий и бор при следующем соотношении компонентов, мас. %:
-
углерод 2,2-3,1 кремний 1,5-2,3 марганец 0,4-0,7 медь 0,8-2,5 никель 0,7-2,1 молибден 0,2-0,35 хром 0,1-0,3 магний 0,03-0,05 церий 0,01-0,02 цирконий 0,05-0,35 барий 0,01-0,03 бор 0,01-0,03 железо остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100809A RU2611622C1 (ru) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016100809A RU2611622C1 (ru) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2611622C1 true RU2611622C1 (ru) | 2017-02-28 |
Family
ID=58459091
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016100809A RU2611622C1 (ru) | 2016-01-12 | 2016-01-12 | Высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2611622C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU926058A1 (ru) * | 1980-10-01 | 1982-05-07 | Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Металлов | Высокопрочный чугун |
CN102181810B (zh) * | 2011-01-14 | 2012-09-19 | 南京信息工程大学 | 一种减摩蠕墨铸铁材料及制备方法 |
RU2487187C1 (ru) * | 2012-04-13 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Чугун |
CN104073710A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-01 | 丹寨县真山机电有限公司 | 一种空调压缩机减摩铸铁及其制备方法 |
CN104357734A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-02-18 | 上海材料研究所 | 一种高强度灰铸铁减摩材料 |
-
2016
- 2016-01-12 RU RU2016100809A patent/RU2611622C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU926058A1 (ru) * | 1980-10-01 | 1982-05-07 | Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Металлов | Высокопрочный чугун |
CN102181810B (zh) * | 2011-01-14 | 2012-09-19 | 南京信息工程大学 | 一种减摩蠕墨铸铁材料及制备方法 |
RU2487187C1 (ru) * | 2012-04-13 | 2013-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Камская государственная инженерно-экономическая академия" (ИНЭКА) | Чугун |
CN104073710A (zh) * | 2014-06-24 | 2014-10-01 | 丹寨县真山机电有限公司 | 一种空调压缩机减摩铸铁及其制备方法 |
CN104357734A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-02-18 | 上海材料研究所 | 一种高强度灰铸铁减摩材料 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5012231B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた高強度球状黒鉛鋳鉄品 | |
JP4835424B2 (ja) | 高強度球状黒鉛鋳鉄 | |
RU2384641C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
CN110295265B (zh) | 一种奥贝球铁及其制备方法和应用 | |
RU2611624C1 (ru) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун | |
RU2337996C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2611622C1 (ru) | Высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей | |
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2513363C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2416660C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2581542C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
JP6328968B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄、及び球状黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
RU2615409C2 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2409689C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
RU2583225C1 (ru) | Высокопрочный хладостойкий чугун | |
RU2720271C1 (ru) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун | |
RU2352675C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2602312C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
RU2533631C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2718843C1 (ru) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун | |
JP6793541B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄管、および、球状黒鉛鋳鉄管の製造方法 | |
RU2450076C1 (ru) | Серый перлитный чугун | |
KR102264261B1 (ko) | 유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법 | |
RU2527572C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
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: 20180113 |