SU1065493A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель. ванадий, азот, церий, алюминий и железо, отлцчающийс   тем, что, с целью повышени  износостойкости и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит ФоЬфор и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод3,0-3,6 Кремний1,7-2,7 Марганец0,3-0,8 Хром0,1-0,5 Никель0,05-0,5 Ванадий0,15-0,5 Азот0,005-0,02 Церий0,005-0,02 Алюминий0,001-0,1 Фосфор,0,16-0,5 Титан 0,05-0,15 Железо . Остальное

Description

О) О1

4

со

Од

Изобретение относитс  к металлур ии , в частности к разработке составов чугуна дл  отливок, работающих в услови х трени  скольжени  и аг- ресианых средах.

ИэвеЬтен чугун, содержащий, мае.%; Углерод 3,0-3,3; Кремний 0,8-1,2; Марганец 0,4-0,8; Никель 0,05-0,15; Титан 0,05-0,15; Ванадий 0,1-0,25; Железо - остальное Cl Недостатками чугуна этого состав  вл ютс  низка  износостойкость и коррозионна  стойкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  чугун, содержащий компоненты при следующем соотношении, мае.%: Углерод 2,93 ,5; Кремний 1,7-2,7; Марганец 0,30 ,8; Хром О,1-0,5 Никель 0,05-0,8; Ванадий 0,15-0,5; Азот 0,005-0,02; Церий 0,005-0,02; Алюминий 0,0010 ,1) Железо - остальное. В качестве примеси могут быть сера до 0,08% и фосфор до 0,15% Е 2J.

Однакр недостаточно высокие стойкость в агрессивных средах и изнсхзостойкость не возвол ют рекомендовать применение известного чугуна дл  изготовлени  гильэ цилиндров внутр«еннвго сгорани .

Цель изобретени  повышение износостойкости и коррозионной стойкости чугуна.

Указанна  цель достигаетс  тем, 4to чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот, церий, алюминий и железо, дополнительно содержит фосфор и, титан при следующем соотношении компонентов, мас.% , Углерод3,0-3,6

Кремний1,7-2,7

Марганец0,3-0,8

Хром0,1-0,5 Никель0 ,05-0,5

Ванадий0,15-0,5 .

Азот0,005-0,02

Церий0,005-0,02

Алюминий0,001-0,10

БОСФОР0,16-0,5

Титан0,03-0,15

ЖелезоОстальное

Пределы содержани  компонентов установлены исход  из получени  наиболее благопри тного сочетани  механических свойств износостойкости , коррозионной стойкости. Повышение концентрации фосфора выше 0,5% приводит к снижению механических свойств чугуна. -Нижний предел (ОД6%) содержани  фосфора св зан с по влением фосфидной эвтектики в структуре. Нижний предел по содержанию кремни  и углерода вызван необходимостью получени  металлической матрицы без метастабильной фазы, верХний - ограничен получение

перлитовой основы с количеством феррита не более 5-8%, Содержание хрома (0,1-0,5%), никел  (0,05-0,5%) ванади  (0,15-0,5%), титана (0,030 ,15%), азота(0,005-0,02%) выбираетс  из услови  максимального упрочнени  металлической основы« Увеличение концентрации перечисленных элементов выше выбранных пределов повышает склонность чугуна к отбелу. Пределы содержани  аЛомини  (0,0010 ,1%) и цери  (0 005-0,02%) обеспечивают получение отлийок без отбела. Оптимальный состав сплава содержит, мас.%: углерод .3,3) кремний 2,1,марганец 0,6; хром 0,3;f никель 0,25; ванадий 0,3; азот 0,01; фосфор 0,35; титан 0,1; церий О,01 алюминий 0,005.

Наличие фосфора, в составе чугуна приводит к образованию в структуре твердых включений фосфидной эвтектики , котора  располагаетс  преимущественно па границам эвтектических зерен. Структура чугуна состоит из легированного перлита высокой и дисперсности мелких включений графита . Присутствие фосфора измель-чает дендриты первичного аустенита и размер эвтектического.зерна. Данные структурные изменени  значительно увеличивают твердость материала. Совместное легирование сплава карбидообразующимн элементами;: (хромом, марганцем, Ъанадием) заметно повышает мккротвердость Лосфидной эвтектики. Наличие фосфора и титана в сплаве способствует сохранению твердости материала после вы цержки при повышенных температурах В присутствии азота титан упрочн ет .металлическую-матрицу за счет образовани  дисперсных карбонитридов титана.

Увеличение износостойкости предлагаемого чугуна с повышенным содержанием фосфора св зано с наличием в структуре фосфидной эвтектики, обладающей высоким сопротивлением к истиранию. Фосфидна  эвтектика играет роль основы, воспринимающей давление в паре трени , и способствует образованию карманов, в которых задерживаетс  смазка. Значительное измельчение эвтектических зерен в св зи с добавкой фосфора и титана приводит к более равномерному распределению включений фосфидной эвтектики в структуре. Сплав практически не склонен к адгезионному взаимодействию.

Коррозионна  стойкость сплава повышаетс  за счет увеличени  дисперсности перлита, равномерного распределени  Графита, а также снижени  электродного потенциала чугуна вслед ствие наличи  в структуре карбонитри дов титана и фосфидной эвтектики.

повышающих количества катодной фазы в структуре, и значительного легировани  титаном феррита эвтектоих1а. Большое вли ние на повышение коррозшэнной .стойкости оказывают межзерновые прослойки по границам первичных и эвтектоидных зерен, образующиес  в период кристаллизации и охла здени  чугуна, содержащие значительное количество фЬефора, обладающие повышенной коррозионной стой костью и служащие барьерами на пути распространени  коррозии.

: Дл  получени  чугуна выплавлены три состава сплавов, содержащих каждый ингредиенты на нижнем, среднем и верхнем . Содержание железа при этом составл ло дополнительно до 100% в каждом СП-лаве. Дл  сравнительных испытаний использован известный чугун со средним содержанием легирующих элементов.

Химические составы чугунов представлены в .табл. 1.

Чугуны готовились в тигельной индукционной печи емкостью 40 кг с кислой футеровкой. В качестве шихты использовались литейный чугун марки ЛК-3, стальной лом, ферросплавы кремни , никел , ванади , хрома, цери , фосфора, титана, азотированный ферромарганец (5% азота ) и алюминий. Ферроцерий и алюми1 НИИ вводились в ковш перед заливкой

На выплавленных образцах измер лась твердость при различных температурах . Испытани  на износостойкость

проводились в режиме сухого трени  : скольжени  в паре с улучшенной сталью 45 твердостью 48HR при нагрузке 8 кг/см и скорости скольжени  2,0 м/с Износостойкость образцов оценивалась весовым методом.

Полученные результаты представлены в табл. 2.

Как видно из табл. 2, изменение

0 концентрации фосфора и дополнительный ввод титана существенно повьипает твердость сплава при повышенньос температурах , износостойкость и коррозионную стойкость материала.

5 Чугун предлагаемого состава обёспечивает повышение износостойкости и коррозионной СТОЙКОСТИ сплава. При этом материал обладает оптимальной твердостью, поз1вол ющёй пpoвoдиtь

Q механическую обработку отливок, не мен   технологического процесса. Структура предлагаекгого чугуна перлитна . Графит имеет мёлкопластинчатую форму. Высока  дисперсность

перлита, наличие включений фосфидной эвтектики, отсутствие в структуре ледебурита, обеспечивают высокую эксплуатационную работу трени  в услови х агрессивной среды. Чугун предлагаемого состава

0 наиболее эффективно использовать дл  изготовлени  отливок гильз цилиндров двигателей внутреннего сго рани . Годовой экономический эффект от внедрени ; изобретени 

5 960 тысiруб.

Т а б л и ц ia 1

3,2 2,6

Средний

Известный 3,3 2,2 0,5 0,3 Средний 3,6 2,7 0,8 0,5 Верхний

0,3 0,15 0,36 0,015 0,12

0,6 . 0,25 0,3 0,01 О,3S 0,5 О,50,02. О,5

Известный Средний 0,01 0,05

Предлага0 ,005 0,001 0,03

Нижний емый

Средний 0,01 0,005 0,09

0,02 0,10,15

Верхний

Известный Средний 0,34

0,23

Предлагаемый Нижний

0,19

Средний

Верхний 0,16

Продолжепие табл. 1,

Таблица 2

197

54 229

51 241

231

58 263

255

261

53 270

Claims (1)

1. ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот, церий, алюминий и железо, отлцчающийс я

   тем, что, с целью повышения износо- стойкости и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит Фосфор и титан при следующем компонентов, мас.%: соотношении Углерод 3,0-3,6 Кремний 1,7-2,7 Марганец 0,3-0,8 . Хром 0,1-0,5 Никель 0,05-0,5 Ванадий 0,15-0,5 Азот 0,005-0,02 Церий 0,005-0,02 · Алюминий 0,001-0,1 Фосфор 0,16-0,5 $ Титан *0,03-0,15 Железо Остальное (Л с >4

   да

   4м СО w