SU1041597A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

1. ЧУГУН, содержащий углерод ,. кремний, медь, отбеливающие компоненты и железо, о т л и щ и и с   тем, что, с целью снижени  стоимости, улучшени  жидкотекучесТи ,. износостойкости и выравнивани  твердости в различных сечени х отливок, в качестве отбеливающих компонентов, он содержит хром и марганец при следующем соотношении ингредиентов, мае.%: 2,9-3,8 Углерод 3,6-5,5 Кремний 0,8-1,5 Медь 1,5-3,8 Хром 0,9-1,5 Марганец Железо Остальное 2. Чугун по п, 1, о т л и ч а ющ и и С   тем, что хром и марганец i вз ты в сооношении (Л 2,} % Сг + 1/3( Мп) 4,3

Description

ел

со Изобретение относитс  к мета гни, в частности к разработке составов чугуна дл  деталей, раб щих в УСЛОВИЯХ трени / износа и ловых ударов i Известен чугун l , содержащи компоненты, в следующем соотношен вес.%: Углерод 1,8-3,2 Кремний 4,0-10,0 . Хром0,6-0,8 Марганец 0,2-3,0 Железо Остальное К недостаткам чугуна следует нести его чувствительность к вне и внутренним тепловым факторам ф мировани  отливок и отсутствие необходимой стабильности соотнош ни  процента графита к проценту карбидов. Наиболее близким к предложенн  вл етс  чугун 2j , содержащий, вес,%: Углерод 3,8-4,5 Кремний 2,5-4,2 Ванадий 3,5-4,5 Медь0,1-1,5 Никель 0,1-2,0 Марганец До 0,8 СераДо 0,1 Фосфор , До 0,15 ХромДо 0,10 Магний До 0,05 РЗМДо 0,03 Железо Остальное Недостатком этоГо чугуна  вл етс  высока  стоимость из-за деф цитности вход щего в его состав ванади  и никел . Цель изобретени  - снижение с имости, улучшение жидкотекучести износостойкости и выравнивание твердости в различных сечени х отливок. Указанна  цель достигаетс  те что в чугуне, содержащем углерод кремний, медь, отбеливающие комп ненты и железо, в качестве отбел вающих компонентов он содержит хром и марганец при следующем со ношении ингредиентов, мас.%: Углерод 2,9-3,8 Кремний 3,6-5,5 Медь0,8-1,5 Хром1,5-3,8 Марганец 0,9-1,5 Железо Остальное При этом хром и марганец вз  в соотношении 2,0 i % Сг + 1/3 (% М,п) 4,2., Сущность изобретени  сводитс тому, что хромом обогащаютс  за счет эвтектической микроликваци первые порции затвердевающего л буритного цементита, что превращ их в стабильные карбиды, не спо ные графитизироватьс . Последни порции карбидной фазы эвтектических колоний (зерен), наоборот обеднены хромом и могут графитизироватьс . Аналогично ведет себ  марганец, отбеливающа  сила которого примерно в 3 раза меньше, чем у хрома. Особую роль играет высокое содержание кремни  в сплаве. Больша  часть кремни  участвует в структурообразовании в качестве, графитизатора . она микроликвирует в противоположном направлении по отношению к хрому, скаплива сь при ледебуритном превращении в маточном расплаве и вызыва  выделение в нем графита при окончательном затвердевании. Однако небольша  часть кремни  участвует в карбидообразовании, образу  силикокарбидную фазу, или когда содержание хрома находитс  в верхнем пределе, входит в состав по вл ющейс  стабильной карбидной фазы типа (Fe ,Ср , бч )7С э (здесьСг обозначает комплекс Ми). Чтобы усдлить этот эффект и достичь еще большей дифференциации карбидной фазы в чугуне его легируют , как и прототип, медью. Этот элемент почти не содержитс  в первых порци х цементита, обогащенного хромом и марганцем, и поэтому не дестабилизирует их. Наоборот,- последние порции затвердевающей, эвтектики оказываютс  не только обедненными хромом, но и сильно обогащенными медью,  вл ющейс  графитизирующим элементом в услови х эвтектической кристаллизации чугуна . В результате этого в указанных граничных зонах вовсе не образуетс  эвтектических карбидов, а кристаллизуетс  аустенитографитна  эвтектика .. Чугун получаетс  стабильнополовинчатым с характерной островной структурой, отвечающей принципу Шарпи (изолированные области с повышенной твердостью, окруженные более м гкой матрицей, содержащей графитную фазу). В процессе теплосмен (нагрев во врем  износа, эксплуатаци  кокилей и прессформ, стеклоформ и т.п.) такой материал дышит за счет графитсодержащей составл ющей, окружающей островки более твердых и износостойких участков. При содержащий хрома в составе сплава ниже 1,5%, а меди выше 1,5% чугун получаетс  с недостаточным количеством карбидной фазы и приближаетс  к классу серых чугунов, что приводит к снижению износостойкости . При содержании хрома выше 3,8%, марганца выше 1,5%, а меди ниже 0,8% чугун получаетс  насквозь отбелен .ным и переходит в класс белых чугунов , что приводит к снижению антифрикционных и противозадирных харак теристик, к потере способности дышать во врем  теплосмен и к сни жению сопротивл ембсти тепловым ударам, к резкому ухудшению обрабатываемости резанием. Нижний предел М соответствует верхнему его преде лу в не егированных чугунах. Роль кремни  сложнее, так как она  вл етс  одновременно очень к сильным графитизатором и своевременньни карбидообразующим элементом ,- вход щим в состав силикокарбидов и фазы . Поэтому рекомендуемые пределы содержани  кремни  (4,6-4,5%) выработаны на базе как теоретических соображений, так и эмпирических данных. Причем выплавл ть высококремнистые чугуны с содержанием углерода свыше 3,8% (как в прототипе) очень трудно, особенно при отсутств в сплаве ванади , способствующего растворению углерода в жидком чугуне . Поэтому содержание углерода снижено по сравнению с прототипом и не должно превышать 3,8%. Ниже 2,9% возникает кинетический отбел чугуна и получать половинчатые чугуны , со стабильным соотношением процента графита к проценту карбидов становитс  затруднительным и нежелательным , ибо малоуглеродистый чугун содержит слишком мало графита. Пример. Выплавл ют в индукционной печи с емкостью тигл  60 кг чугуны различных составов, соответствующих нижнему, среднему и верхнему пределу содержани  компонентов. Хром ввод т в чугун в виде феррохрома , марганец в виде ферромарганца , кремний в виде ферросилици , а медь в виде обрезков электролитической меди. Химические составы известного и предлагаемого чугунов и параметры, характеризующие их стабильность и свойства, приведены в табл. 1 и 2. Таблица 1

4,23,40,4 -0,8

2,94,51,51,

3,73,61,22,81,0 3,84,60,93,80,8

2,95,51,53,81,5;

4,0

N

п a

  ч с

(О

.н Жидким металлом заливают пробы диаметром 30 и 60 мм, а также пробы на механические свойства и линейные формы различных отливок. Стабильность отношени  % графита П определ ют по раз% кэрбидо  ности параметров П проб диаметром 60 и 30 мм соответственно ( отнесенной к величине . Из таблигда следует, что эта разность , а следовательно, и отношение (ПИР - ) П,о минимальна как в прототипе, так и у предложенного сплава (чугуны 1, 2, 3 и 4), особен но в сплаве 1.. Преимущества предложенного стабильно-половинчатого Чугуйа заключа етс  в его экономном легировании. В чугуне,  вл ющимс  наилучшим среди упом нутых {прототип), содержитс  ванадий - дорогой и дефицитный элемент . Качество предложенного чугуна, оцениваемое по величине отношени  ( - )/U(,O, нахокнтс  на том же уровне, что и у прототипа. Приемы выплавки остаютс  неизменными или даже упрощаютс , так как угар хрома и марганца при плавке значительно ниже, чем угар ванади .. Предагаемый чугун может подвергатьс  таким же видам термообработки, как и прототип. Сфероидизаци  графитной фазы в предлагаемом чугуне (в случае необходимости такой операции) осуществл етс  , чем у прототипа, так как в последнем содержатс  2 злемента-деглобул ризатора {V и 0ц ), а :В предлагаемом чугуне - один (CU).

Claims (2)

1,5-3,8

0,9-1,5

Остальное

2. Чугун по π, 1, о т л и ч а ющ и й С я тем, что хром и марганец взяты в сооношении

1. ЧУГУН, содержащий углерод ,. кремний , медь, отбеливающие компоненты и железо, о т л и ча- ющийся тем, что, с целью снижения стоимости, улучшения жидкотекучести,. износостойкости и выравнивания твердости в различных сечениях отливок, в качестве отбеливающих компонентов^ он содержит хром и марганец при следующем соотношении ингредиентов, Углерод Кремний Медь Хром Марганец Железо мае.%:

2,9-3,8

3,6-5,5 : - 0,8-1,5

2,(1^ % Cr + 1/3(% Μη) z 4,3