RU2699343C1 - Чугун - Google Patents
Чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2699343C1 RU2699343C1 RU2018122753A RU2018122753A RU2699343C1 RU 2699343 C1 RU2699343 C1 RU 2699343C1 RU 2018122753 A RU2018122753 A RU 2018122753A RU 2018122753 A RU2018122753 A RU 2018122753A RU 2699343 C1 RU2699343 C1 RU 2699343C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- content
- iron
- manganese
- carbon
- 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
- C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
- C22C37/08—Cast-iron alloys containing chromium with nickel
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам серого чугуна, который может быть использован для отливки деталей грузовых автомобилей повышенной грузоподъемности. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,14-2,4; кремний 1,9-2,4; марганец 0,2-0,5; хром 0,01-0,06; никель 0,02-0,2; медь 0,02-0,6; титан 0,02-0,05; кальций 0,01-0,05; алюминий 0,01-0,05; сурьма 0,01-0,1; сера до 0,012; фосфор 0,06-0,1; железо остальное. Предлагаемый состав позволяет повысить жидкотекучесть чугуна, а также повысить прочность и износостойкость чугуна при сохранении удовлетворительной обрабатываемости резанием. 2 табл.
Description
Заявляемое техническое решение относится к металлургии, к сплавам, в частности к разработке состава серого легированного чугуна для отливок типа «Блок цилиндров» грузовых автомобилей повышенной грузоподъемности.
Известен чугун с пластинчатым графитом для отливок (ГОСТ 1412-85), СЧ 25, следующего химического состава, мас. %:
углерод | 3,2-3,4 |
кремний | 1,4-2,2 |
марганец | 0,7-1,0 |
сера | до 0,015 |
фосфор | до 0,2 |
железо | остальное. |
Известный чугун имеет средний равномерно распределенный графит и перлитную металлическую основу с небольшим количеством свободных карбидов. Если в исходной структуре перлитного чугуна имеется хотя бы небольшое количество феррита, такая структура нестабильна и при нагреве количество феррита быстро увеличивается, что приводит к снижению износостойкости чугуна.
Наиболее близким к заявляемому является чугун (RU 2365660, С22С 37/08) химического состава, масс. %:
углерод | 3,15-3,3 |
кремний | 1,2-1,7 |
марганец | 0,7-1,0 |
хром | 0,4-0,6 |
никель | 0,02-0,2 |
медь | 0,6-0,9 |
титан | 0,03-0,08 |
цирконий | 0,03-0,08 |
стронций | 0,03-0,1 |
железо | остальное |
Указанный чугун имеет низкую жидкотекучесть, недостаточную прочность и износостойкость, что не позволяет изготавливать отливки типа «Блок цилиндров» со стенками от 3 мм.
Заявляемое техническое решение направлено на повышение жидкотекучести чугуна, на повышение прочности и износостойкости чугуна при сохранении удовлетворительной обрабатываемости резанием.
Для решения поставленной задачи предлагается чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, кальций, алюминий, сурьму, серу, фосфор и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод | 2,14-2,4 |
кремний | 1,9-2,4 |
марганец | 0,2-0,5 |
хром | 0,01-0,06 |
никель | 0,02-0,2 |
медь | 0,02-0,6 |
титан | 0,02-0,05 |
кальций | 0,01-0,05 |
алюминий | 0,01-0,05 |
сурьма | 0,01-0,1 |
фосфор | 0,06-0,1 |
сера | до 0,012 |
железо | остальное. |
Содержание углерода в чугуне в наибольшей степени способствует графитизации, повышает пластичность, улучшает литейные свойства. Пределы содержания в чугуне углерода от 2,14 до 2,4 мас. % определены для получения в структуре чугуна большого количества включений графита и уменьшения склонности к усадочным явлениям. Если углерода будет менее 2,14 мас. %, то размер графитовых включений ПГд будет менее 15 мкм. Если углерода будет более 2,4 мас. %, то размер графитовых включений ПГд будет более 150 мкм, что приведет к резкому снижению твердости.
Содержание кремния в чугуне способствует графитизации чугуна, укрупняет графитовые включения, повышает механические свойства, улучшает литейные свойства. Содержание в чугуне кремния в количестве 1,9 - 2,4 мас. % выбрано по тем же соображениям, что и содержание углерода, а также исходя из получения феррито-перлитной структуры с дисперсностью перлита Пд 0,1-0,3 мкм. При содержании кремния менее 1,9 мас. % в структуре чугуна получаются свободные карбиды железа (цементит), при этом в тонких сечениях образуется «отбел». При содержании кремния более 2, 4 мас. % размер графитовых включений ПГд будет более 150 мкм, что приведет к резкому снижению твердости.
Содержание в чугуне марганца нейтрализует вредное влияние серы. Марганец переходит в чугун из шихтовых материалов, как постоянный компонент чушковых чугунов. Указанные пределы марганца от 0,2 до 0,5 мас. % определены, как условие получения отливок с низким содержанием серы и с высокими механическими свойствами в литом состоянии как в тонкостенных (при нижнем содержании марганца), так и в толстостенных (при верхнем значении марганца) отливках. При содержании марганца менее 0,2 мас. % размер графитовых включений ПГд будет более 150 мкм, что приведет к резкому снижению твердости, при содержании марганца более 0,5 мас. % размер графитовых включений ПГд будет менее 150 мкм, что приведет к резкому увеличению твердости и ухудшению морфологии графита.
Содержание хрома в количестве 0,01-0,06 мас. % способствует образованию перлита и выбрано для получения необходимой твердости и удовлетворительной обрабатываемости резанием. Хром переходит из шихтовых материалов, как постоянный компонент чушковых чугунов стальных отходов. При содержании хрома менее 0,01 мас. % уменьшается твердость и прочность чугуна, при содержании хрома свыше 0,06 мас. % увеличивается твердость и ухудшается обрабатываемость резанием за счет образования большого количества карбидов хрома.
Медь и никель входят в состав чугуна, как легирующие элементы, присутствующие в шихтовых материалах. Они упрочняют металлическую основу за счет образования перлита. Медь и никель благоприятно влияют на выравнивание механических свойств в отливках со стенками различной толщины, повышают твердость, коррозионную стойкость и обрабатываемость резанием. При содержании меди менее 0,02 мас. % и содержании никеля менее 0,02 мас. % в структуре чугуна образуется феррит, снижающий износостойкость чугуна. Содержание меди свыше 0,6 мас. % и содержание никеля свыше 0,2 мас. % снижается предел прочности и ухудшается обрабатываемость резанием.
Алюминий, являясь графитизирующим элементом, увеличивает количество феррита в структуре чугуна. Обладая большим сродством к кислороду, рафинирует сплав, вызывая повышение пластичности и сопротивление разрушению металла. При содержании алюминия менее 0,01 мас. % влияние его на свойства чугуна незначительно, при содержании алюминия более 0,05 мас. % появляется образование ситовидной водородной пористости.
Титан в количестве 0,02-0,05 мас. % измельчает структуру, повышает прочность чугуна. При содержании менее 0,02 мас. % влияние его на свойства чугуна незначительно, при содержании его более 0,05 мас. % тормозится процесс графитизации углерода, появляется опасность неметаллических включений и снижения механических свойств чугуна.
Кальций в количестве 0,01-0,05 мас. % рафинирует чугун и увеличивает число центров кристаллизации, благодаря чему повышается трещиноустойчивость чугуна. При содержании менее 0,01 мас. % влияние его на свойства чугуна незначительно, при содержании его более 0,05 мас. % кальций очень плохо растворяется из-за большого сродства к кислороду и сере.
Сурьма является сильным стабилизатором перлита. Этот элемент упрочняет металлическую основу за счет образования мелкодисперсного перлита, повышающего прочность и износостойкость чугуна. При содержании сурьмы менее 0,01 мас. % в структуре чугуна образуется феррит, снижающий износостойкость. При содержании более 0,1 мас. % образуется крупнодисперсный перлит, что ведет к уменьшению твердости и прочности чугуна.
Фосфор в количестве 0,06-0,1 мас. % повышает углеродный эквивалент, улучшает жидкотекучесть чугуна в тонких сечениях отливок, характерных для конструкций деталей типа «Блок цилиндров»; позволяет увеличить количество мелких равномерно распределенных включений фосфидной эвтектики, способствует графитизации, препятствует образованию феррита. При содержании фосфора менее 0,06 мас. % уменьшается твердость, прочность и износостойкость чугуна, при содержании его более 0,1 мас. % увеличивается хладноломкость чугуна и происходит резкое снижение прочности при отрицательных температурах.
Сера в составе чугуна в количестве до 0,012 мас. % способствует графитизации. Содержание серы свыше 0,012 мас. %, не сбалансированной марганцем, является разрушительным для структуры и свойств чугуна, так как способствует образованию горячих трещин, снижению механических и литейных свойств.
Для определения эффективности чугуна заявляемого состава в сравнении с известными провели сравнительные исследования.
Чугуны выплавляли в 400 килограммовых индукционных печах переменного тока повышенной частоты. Механические свойства определяли на десятимиллиметровых образцах, изготовленных из вертикальных литых проб, прилитых к отливкам.
Результаты сравнительных исследований приведены в таблицах 1 и 2.
В таблице 1 представлены химические составы заявляемого и известных чугунов. Предлагаемые в качестве известных чугунов составы по содержанию элементов соответствуют серому чугуну, предложенному заявителем в качестве прототипа.
В таблице 2 приведены механические свойства и микроструктура исследуемых чугунов.
Как следует из проведенных испытаний в соответствии с содержанием элементов в заявляемом и известных составах, отраженных в таблицах 1 и 2, предлагаемый состав чугуна при стабильном количестве графитовых включений до 90-150 на 1 мм равномерно распределенной прямолинейной формы позволяет снизить дисперсность перлита, уменьшив размер графитовых включений с 90-120 мкм до 45-90 мкм.
Предлагаемый химический состав позволяет получить в структуре чугуна графит пластинчатой формы размером графитовых включений до 90 мкм с феррито-перлитной металлической матрицей с содержанием перлита 100%, без содержания цементита и карбидов.
Заявляемый чугун позволяет снизить склонности к образованию усадочных дефектов, получить качественные отливки без неметаллических включений, улучшить чистоту поверхности отливок после механической обработки за счет малого размера графитовых включений, обеспечивающих меньшее выкрашивание графита.
Заявляемый состав чугуна в сравнении с известными имеет следующие преимущества:
1. Чугун обладает высокой жидкотекучестью за счет наличия в составе фосфора в количестве 0,06-0,1%, что позволяет получать качественные отливки сложной конфигурации без неметаллических включений, например, отливки типа «Блок цилиндров» со стенками от 3 мм.
2. При сохранении удовлетворительной обрабатываемости резанием чугун обладает высокой прочностью и износостойкостью за счет наличия в составе сурьмы в количестве 0,01-0,1%, что способствует образованию мелкодисперсного перлита, тем самым, упрочняя металлическую основу. 3. Чугун заявленного состава за счет фосфора и сурьмы позволяет снизить брак отливок по усадочным дефектам и неметаллическим включениям при сохранении удовлетворительной обрабатываемости резанием, а также повышает эксплуатационные характеристики, в частности улучшает антифрикционные свойства пары «поршень-блок цилиндров».
Claims (7)
- Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит кальций, алюминий, сурьму, фосфор и серу при следующем соотношении компонентов, мас.%:
-
углерод 2,14-2,4 кремний 1,9-2,4 марганец 0,2-0,5 хром 0,01-0,06 -
никель 0,02-0,2 -
медь 0,02-0,6 титан 0,02-0,05 кальций 0,01-0,05 алюминий 0,01-0,05 -
сурьма 0,01-0,1 -
фосфор 0,06-0,1 сера до 0,012 -
железо остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122753A RU2699343C1 (ru) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2018122753A RU2699343C1 (ru) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2699343C1 true RU2699343C1 (ru) | 2019-09-04 |
Family
ID=67851914
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2018122753A RU2699343C1 (ru) | 2018-06-21 | 2018-06-21 | Чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2699343C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1043179A1 (ru) * | 1982-05-18 | 1983-09-23 | Могилевское Отделение Физико-Технического Института Ан Бсср | Высокофосфористый чугун |
RU2281982C1 (ru) * | 2005-04-05 | 2006-08-20 | Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" | Чугун |
RU2365660C1 (ru) * | 2007-12-03 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" | Чугун |
EP2706128A1 (en) * | 2011-11-21 | 2014-03-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Centrifugally cast composite rolling mill roll and manufacturing method therefor |
-
2018
- 2018-06-21 RU RU2018122753A patent/RU2699343C1/ru active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU1043179A1 (ru) * | 1982-05-18 | 1983-09-23 | Могилевское Отделение Физико-Технического Института Ан Бсср | Высокофосфористый чугун |
RU2281982C1 (ru) * | 2005-04-05 | 2006-08-20 | Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" | Чугун |
RU2365660C1 (ru) * | 2007-12-03 | 2009-08-27 | Открытое акционерное общество "КАМАЗ-Металлургия" | Чугун |
EP2706128A1 (en) * | 2011-11-21 | 2014-03-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Centrifugally cast composite rolling mill roll and manufacturing method therefor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6131322B2 (ja) | 高強度高減衰能鋳鉄の製造方法 | |
JP4137054B2 (ja) | ねずみ鋳鉄合金及び内燃機関鋳造部品 | |
JP5718477B2 (ja) | ネズミ鋳鉄合金及びネズミ鋳鉄合金を含むブレーキディスク | |
CN108315633B (zh) | 一种高导热高强度灰铸铁及其制备方法 | |
JP2016079498A (ja) | シリンダライナ用ねずみ鋳鉄及びそれを用いたシリンダライナの製造方法 | |
RU2660492C1 (ru) | Литейный алюминиево-кальциевый сплав | |
RU2699343C1 (ru) | Чугун | |
RU2714564C1 (ru) | Литейный алюминиевый сплав | |
KR20070084246A (ko) | 알루미늄 합금 및 이 합금으로 이루어진 주형 부품 | |
CN109923232B (zh) | 用于内燃机机体和缸头的蠕墨铸铁合金 | |
JP2001220640A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法及びその球状黒鉛鋳鉄からなるクランクシャフト | |
RU2611624C1 (ru) | Высокопрочный легированный антифрикционный чугун | |
RU2365660C1 (ru) | Чугун | |
RU2555737C1 (ru) | Литейный сплав на основе алюминия для получения пропиткой композиционных материалов с углеграфитовым каркасом | |
WO2016017293A1 (ja) | 鋳鉄及びブレーキ部品 | |
US20220002845A1 (en) | Aluminum alloy for die casting and die cast aluminum alloy material | |
JP2020002402A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄 | |
RU2615409C2 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2605048C1 (ru) | Чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков | |
RU2409689C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
KR102264261B1 (ko) | 유압기기용 구상흑연 주철 및 이의 제조 방법 | |
RU2733940C1 (ru) | Чугун | |
RU2718849C1 (ru) | Немагнитный чугун | |
RU2527572C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
CN114574752B (zh) | 一种缸体用易切削灰铸铁合金及其制备方法 |