SU1096299A1 - Cast iron - Google Patents

Cast iron Download PDF

Info

Publication number
SU1096299A1
SU1096299A1 SU833563131A SU3563131A SU1096299A1 SU 1096299 A1 SU1096299 A1 SU 1096299A1 SU 833563131 A SU833563131 A SU 833563131A SU 3563131 A SU3563131 A SU 3563131A SU 1096299 A1 SU1096299 A1 SU 1096299A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cast iron
iron
manganese
chromium
wear resistance
Prior art date
Application number
SU833563131A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Петрович Шебатинов
Николай Давыдович Пархоменко
Петр Петрович Сбитнев
Александр Васильевич Ткачев
Сергей Геннадиевич Пургин
Вячеслав Николаевич Соколов
Владимир Николаевич Мельник
Иван Прокофьевич Мардыкин
Нугзар Отариевич Маглаперидзе
Альберт Иванович Фалитнов
Original Assignee
Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности filed Critical Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Технологии Автомобильной Промышленности
Priority to SU833563131A priority Critical patent/SU1096299A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1096299A1 publication Critical patent/SU1096299A1/en

Links

Landscapes

  • Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, титан, ванадий, фосфор и железо, отличающий- с   тем, что, с целью улучшени  механических свойств, износостойкости и повышени  теплопроводности, он содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%: 2,8-3,6 Углерод 1,8-2,6 Кремний 0,4-0,9 Марганец 0,05-0,25 Хром 0,1-1,0 Никель 0,1-0,5 Молибден i 1,0-3,5 Медь 0,03-0,15 Титан (Л 0,05-0,30 Ванадий 0,1-0,60 Фосфор Железо ОстальноеCAST IRON containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, copper, titanium, vanadium, phosphorus and iron, characterized in that, in order to improve mechanical properties, wear resistance and increase thermal conductivity, it contains components in the following ratio, wt.%: 2.8-3.6 Carbon 1.8-2.6 Silicon 0.4-0.9 Manganese 0.05-0.25 Chromium 0.1-1.0 Nickel 0.1-0, 5 Molybdenum and 1.0-3.5 Copper 0.03-0.15 Titanium (L 0.05-0.30 Vanadium 0.1-0.60 Phosphorus Iron Else

Description

соwith

О5 N5O5 N5

( ;&(; &

I I

Изобретение относитс  к области металлургии, в частности к изысканию износостойких чугунов с высокой теплопроводностью, используемых в различных област х машиностроени  дл  деталей, работающих в услови х трени  скольжени  при высоких температ ,урах (200-1000 0), в особенности дл  гильз дизельных двигателей с воздушным охлаждением, деталей насосов , направл ющих стаканов и др.The invention relates to the field of metallurgy, in particular to the search for wear-resistant cast iron with high thermal conductivity, used in various areas of mechanical engineering for parts operating under sliding friction conditions at high temperatures, urah (200-1000 o), especially for diesel engine liners with air cooling, parts of pumps, guide glasses, etc.

Известен чугун { , содержащий компоненты в следующем соотношении, вес.%:Known cast iron {containing components in the following ratio, wt.%:

Углерод3,0-3,4Carbon3.0-3.4

Кремний .1,8-2,3Silicon .1.8-2.3

Марганец0,5-1,2 Manganese 0.5-1.2

Хром0,05-0,25Chrome 0.05-0.25

Никель0,1-0,3Nickel0.1-0.3

Медь0,1-0,4Copper0,1-0,4

Ванадий0,1-0,4Vanadium 0.1-0.4

Молибден0,1-0,9Molybdenum 0,1-0,9

ФосфорО,1-0,5PhosphorO 1-0.5

ЖелезоОстальноеIronErest

Указанный чугун отличаетс  низкой твердостью и имеет повьшенный износ.This cast iron is characterized by low hardness and increased wear.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  чугун 2j следующего состава, вес,%:The closest to the proposed technical essence and the achieved result is cast iron 2j of the following composition, weight,%:

Углерод3,0-3,9Carbon 3.0-3.9

Кремний1,8-3,1Silicon1.8-3.1

Марганец0,4-1,2Manganese 0.4-1.2

Хром .0,05-0,35Chrome .0.05-0.35

Никель0,25-0,9Nickel0.25-0.9

Молибден0,1-1,2Molybdenum 0.1-1.2

Медь0,01-0,55Copper0,01-0,55

Титан0,05-0,2Titanium0.05-0.2

Ванадий0,001-0,4Vanadium0.001-0.4

Фосфор0,1-0,8Phosphorus 0.1-0.8

ЖелезоОстальноеIronErest

Однако данный чугун отличаетс  н высокой (98-102НВ) твердостью, в особенности при высоких температура износостойкостью до 50-150 мкм, а также низкой теплопроводностью.However, this cast iron is characterized by high (98-102NB) hardness, especially at high temperatures with wear resistance up to 50-150 microns, as well as low thermal conductivity.

Цель изобретени  - улучшение механических свойств, износостойкости и повьшение теплопроводности.The purpose of the invention is to improve the mechanical properties, wear resistance and the increase in thermal conductivity.

Указанна  цель достигаетс  тем, что чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, хром, никель, молибден , медь, титан, ванадий, фосфор и железо содержит компоненты в след ющем соотношении, вес.%:This goal is achieved by the fact that cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, copper, titanium, vanadium, phosphorus and iron contains components in the following ratio, wt%:

Углерод2,8-3,6Carbon2.8-3.6

Кремний158-2 6Silicon158-2 6

Марганец0,4-0,9Manganese0.4-0.9

096299096299

0„05-0„250 „05-0„ 25

0,1- ,00,1-, 0

0,1-0,50.1-0.5

нn

1,0-3,51.0-3.5

0,03-0,150.03-0.15

0,05-9,300.05-9.30

эuh

0,1-0,60.1-0.6

ОстальноеRest

В состав примесей входит сера 0.01-0,08%,The composition of the impurities is sulfur 0.01-0.08%,

Предлагаемый чугун об.падает cj-сщуюрщми физике-механическиЕ--;и свойстБами:The proposed cast iron fits cj-syschuyuschimy physics-mechanical -; and properties:

Предел прочностиTensile strength

на раст жение, eg, кгс/мм 29-40for stretching, eg, kgf / mm 29-40

Предел прочностиTensile strength

на изгиб, кгс/ммfor bending, kgf / mm

Твердость по Hardness

198-260 Вриннеллю,НВ198-260 Vrinnell, HB

Коэффициент линейного расширени , о тград-- (12,3-15,1)-10°The coefficient of linear expansion, o tgrad-- (12.3-15.1) -10 °

Жидкот ек уч ее ть при температуреLiquid EC at its temperature

зашгаки 1 360-1380°Сzashgaki 1 360-1380 ° С

по спиральной пробе , i-m800-1250on spiral test, i-m800-1250

Модуль упругости Е, кгс/мм 14000-15200The modulus of elasticity E, kgf / mm 14000-15200

Теплопроводность, Я ,Вт/м К34,3-54,3Thermal conductivity, I, W / m K34.3-54.3

Износ, мкм10-15Wear, mkm10-15

Пример, Опробуют конкретные составы предлагаемого чугуна, а также прототипа,, Чугуны получают путем выплавки в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой.. Легирующие элементы такие, как никель, феррованадий s ферромолибден, феррофосфор,, ферротитан и медь ввод т в ванну при температуре расплава 15001520°С . Перед за аивкой в ковш ввод т дробленный 75%-кый ферросилиций. Заливку производ т в разовые формы при 1360-1420°С.For example, specific formulations of the proposed cast iron, as well as the prototype, will be tested. Cast iron is produced by smelting in an IST-016 induction furnace with an acid lining. the melt temperature is 15001520 ° С. Before shaking, crushed 75% ferrosilicon is introduced into the ladle. The casting is done in one-off forms at 1360-1420 ° C.

В табл. t приведены дл  сравнени  сплавы с различным содержанием ингредиентов , в табЛс 2 - физико-кехаНг ческие свойства полученньгх состаВОВ чугунов в литом состо нии.In tab. t are given for comparison alloys with different content of ingredients; in tabl 2, the physicochemical properties of the resulting composition of cast irons.

Испытани  на износ провод т на машине трени  с возвратно-поступательным двг жением контртела с усилием 500-1750 кгс/см в течение 8 ч. ПрочностьS твердостьJ теплопроводность и др-угие свойства определ ют по общеприн тый методикам 3 Легирование серого чугуна химическими элементами с различными физико-механическими СВОЙСТВАМИ приводит к значительному увеличению износостойкости, в особенности при работе в области высоких температур Увеличение износостойкости чугуна , достигаетс  за счет воздействи  легирующих элементов на природу кар бидов, размер и характер распределе ни  включений графита и карбидов, а также на металлическую основу. Марганец, облада  раскисл ющей и обессеривающей способностью, служит дл  рафинировани  расплава и повышени  механических свойств. Вве дение марганца вьпле верхнего предел ведет к увеличению вьиелений карбидов , т.е. марганец действует как ус коренное охлаждение. Ввод марганца меньше его нижнего предела недостаточен дл  раскислени  чугуна, а сле довательно, достижени  положительно го вли ни  на свойства жидкого чугу на. Снижение содержани  углерода и кремни  приводит к отбелу чугуна и ухудшению обрабатываемости отливок резанием. Увеличение их содержа ни  вьше верхнего предела увеличивает не только количество, но и раз мер включений графита пластинчатой формы, а также нарушает однородност структуры(по вл етс  феррит), что в итоге снижает износостойкость. Легирование серго чугуна хромом приводит к получению сравнительно однородной структуры (более полной перлитизации металлической основы), а следовательно, повышению прочност ных свойств. Введение хрома меньще его нижнег предела ре оказывает никакого вли ни  на свойства чугуна. Однако введение его больше верхнего предела может приводить к выделению эвтектических карбидов хрома,.-что вызывает уменьшение износостойкости чугуна . Присадка титана (0,03-0,15%) при водит к раскислению и образованию мелкодисперсных нитридов титана, чт способствует улучшению свойств чугуна таких, как жидкотекучесть и услови  изменени  кристаллизации, повыша  при этом физико-механические свойства, а именно прочность, пластичность, коэффициент линейного расширени  и др. Введение титана 9 4 больше верхнего предела увеличивает содержание неметаллических включений и способствует укрупнению нитридов титана, что снижает не только прочкостные свойства чугуна, но и износостойкость . Дл  повьнпени  износостойкости чугуна в него ввод т небольшое количество никел , которое способствует формированию однородной структуры металлической основы - перлитной. В итоге это стабилизирует свойства чугуна при механическом и тепловом воздействии. Присадка никел  меньше нижнего предела, как и хрома, не оказывает вли ни  на процесс кристаллизации чугуна, а следовательно, на его свойства. Содержание этого элемента больше верхнего предела экономически нецелесообразно, поскольку прочностные свойства и износостойкость чуГуна повышаютс  незначительно. Комплексное легирование ванадием и молибденом существенно повьщ1ает при высоких температурах(200-900°С) статическую прочность, упругость, твердость и в итоге - износостой .кость. Количество этих элементов ( каждого в отдельности) в чугуне меньше нижнего предела не обеспечивает повышени  жаропрочности (стойкости чугуна к воздействию температур в процессе трени ) серого чугуна, а содержание их выше верхнего предела приводит к увеличению твердости, следовательно, снижению обрабатываемости , хот  износостойкость повышаетс . Введение меди измельчает эвтектическое зерно, повьша  тем самым прочность, в результате существенно снижаетс  тепловое воздействие на поверхность трени , привод щее к уменьшению износа. Между теплопроводностью и дисперс ностью существует определенна  зависимость . Теплопроводность чугуна в большей степени, чем другие физические свойства, зависит от структуры , ее дисперсности, мельчайших загр знений, количества, формы и распределени  графита, степени легировани  и т.д. Элементы, преп тствующие графитизации и увеличивающие дисперсность перлита, понижают теплопроводность . Медь в пределах до 1% уменьшает теплопроводность чугуна с интенсивностью примерно в дваThe wear tests are carried out on a friction machine with a reciprocating displacement of a counterbody with a force of 500–1750 kgf / cm for 8 hours. Durability S hardness J thermal conductivity and other properties are determined by conventional methods 3 The alloying of gray iron with chemical elements physico-mechanical PROPERTIES leads to a significant increase in wear resistance, especially when working in the field of high temperatures. The increase in wear resistance of cast iron is achieved due to the effect of alloying elements on the nature of carbides. to the size and nature of any distribution of graphite inclusions and carbides, as well as the metal substrate. Manganese, which has a deoxidizing and desulfurizing ability, serves to refine the melt and increase its mechanical properties. The introduction of manganese to the upper limit leads to an increase in the effect of carbides, i.e. manganese acts like a usor radical cooling. Entering manganese below its lower limit is not sufficient to deoxidize the iron, and therefore, to achieve a positive effect on the properties of the liquid iron. Reducing the carbon and silicon content leads to the bleaching of cast iron and the deterioration of the machinability of castings. An increase in their content above the upper limit increases not only the quantity, but also the size of platelet-shaped graphite inclusions, and also violates the structure homogeneity (ferrite appears), which ultimately reduces wear resistance. Chromium doping of sero pig iron results in a relatively homogeneous structure (more complete perlitetization of the metal base) and, consequently, an increase in strength properties. The introduction of chromium is less than its lower limit, and has no effect on the properties of the iron. However, the introduction of it more than the upper limit can lead to the release of eutectic chromium carbides, .- which causes a decrease in wear resistance of cast iron. The addition of titanium (0.03-0.15%) leads to deoxidation and the formation of finely dispersed titanium nitrides, which helps to improve the properties of cast iron, such as fluidity and conditions of crystallization, while increasing the physical and mechanical properties, namely strength, ductility, coefficient of linear expansion, etc. The introduction of titanium 9 4 above the upper limit increases the content of non-metallic inclusions and contributes to the enlargement of titanium nitrides, which reduces not only the strength properties of cast iron, but also wear resistance. For the durability of cast iron, a small amount of nickel is introduced into it, which contributes to the formation of a homogeneous structure of the metallic base — pearlitic. As a result, it stabilizes the properties of cast iron under mechanical and thermal effects. Nickel addition less than the lower limit, like chromium, does not affect the process of cast iron crystallization and, therefore, its properties. The content of this element more than the upper limit is economically inexpedient, since the strength properties and wear resistance of cast iron increase slightly. Complex doping with vanadium and molybdenum significantly increases at high temperatures (200–900 ° C) static strength, elasticity, hardness and, as a result, wear resistance. The number of these elements (each separately) in the cast iron below the lower limit does not provide an increase in heat resistance (cast iron resistance to temperature during friction) gray cast iron, and their content above the upper limit leads to an increase in hardness, therefore, a decrease in workability, although wear resistance increases. The introduction of copper crushes the eutectic grain, thereby increasing strength, as a result of which the thermal effect on the friction surface is significantly reduced, leading to a decrease in wear. There is a definite relationship between thermal conductivity and dispersion. The thermal conductivity of cast iron to a greater extent than other physical properties depends on the structure, its dispersion, the smallest contaminants, the amount, shape and distribution of graphite, the degree of doping, etc. Elements that prevent graphitization and increase the dispersion of perlite reduce thermal conductivity. Copper in the range of up to 1% reduces the thermal conductivity of cast iron with an intensity of approximately two

раза меньшей, чем кремний. Этим объ сн етс  выбор нижнего предела по меди. Более высокое содержание меди существенно повышает теплопроводность за счет вьщелени  самосто тельной фазы с высокой проводимостью Добавка фосфора способствует улучшению износостойкости и жидкотекучести , однако введение его болееtimes smaller than silicon. This explains the choice of the lower limit for copper. A higher copper content significantly increases the thermal conductivity due to the separation of the independent phase with high conductivity. The addition of phosphorus improves the wear resistance and fluidity, but the introduction of it more

0,6% увеличивает порнстость чугуна и з судшает его прочностные характеристики .0,6% increases the porn content of cast iron and sues its strength characteristics.

Предложенный обладает высокими теплопроводностью и износостойкостью и может быть использован при изгоТовпении детал:еЙ5. предназначенных дл  работы в услови х трени  сксгльжени  при высоких генпературы:The proposed product possesses high thermal conductivity and wear resistance and can be used in the manufacture of parts: eH5. designed to work under conditions of sliding at high temperature:

Т а б л и ц аT a b l and c a

0,50.5

0,30.3

ОИOi

по ыйon th

0,150.15

2,02.0

0,30.3

2,5 2.5

0,5 П5 3.50.5 P5 3.5

0,250.25

Продолжение табл.Continued table.

0,20.2

0,30.3

ОстальноеRest

0,080.08

O.J O.J

0,090.09

0,03 0,50.03 0.5

0,05 0,10.05 0.1

0,30.3

0,15 0.15

о,Аoh a

0,15 0,120.15 0.12

0,200.20

0,(0, (

Таблица 2table 2

Claims (2)

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, титан, ванадий, фосфор и железо, отличающий-’ с я тем, что, с целью улучшения механических свойств, износостойкости и повышения теплопроводности, он содержит компоненты в следующем соотношении , мае.%;CAST IRON containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, molybdenum, copper, titanium, vanadium, phosphorus and iron, characterized in that, in order to improve mechanical properties, wear resistance and increase thermal conductivity, it contains components as follows ratio, May.%; УглеродCarbon Кремний МарганецSilicon Manganese ХромChromium НикельNickel МолибденMolybdenum МедьCopper ТитанTitanium ВанадийVanadium ФосфорPhosphorus ЖелезоIron 2.8- 3,62.8- 3.6 1.8- 2,61.8-2.6 0,4-0,90.4-0.9 0,05-0,250.05-0.25 0,1-1,00.1-1.0 0,1-0,50.1-0.5 1,0-3,51.0-3.5 0,03-0,150.03-0.15 0,05-0,300.05-0.30 0,1-0,600.1-0.60 ОстальноеRest SU .,.,1096299SU.,., 1096299 1 1eleven
SU833563131A 1983-03-16 1983-03-16 Cast iron SU1096299A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833563131A SU1096299A1 (en) 1983-03-16 1983-03-16 Cast iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833563131A SU1096299A1 (en) 1983-03-16 1983-03-16 Cast iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1096299A1 true SU1096299A1 (en) 1984-06-07

Family

ID=21053297

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833563131A SU1096299A1 (en) 1983-03-16 1983-03-16 Cast iron

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1096299A1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР № 447454, кл. С 22 С 37/00, 1975, 2. Авторское свидетельство СССР № 455164, кл. С 22 С 37/00, 1975. . *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Labrecque et al. Ductile iron: Fifty years of continuous development
CN111206182B (en) Preparation method of low-alloy nodular cast iron for mold
SU1096299A1 (en) Cast iron
CN1019914C (en) Wear-resistant cast iron
US2816829A (en) Nodular iron manufacture
SU1650751A1 (en) Cast iron
SU1375675A1 (en) Cast iron
RU2138576C1 (en) cast iron
SU1747529A1 (en) Cast iron
SU1139766A1 (en) Cast iron
SU1082855A1 (en) Cast iron
SU1725757A3 (en) Wear-resistant cast iron
SU1444388A1 (en) Cast iron
RU2149913C1 (en) Cast iron
SU1135790A1 (en) Cast iron
RU2138578C1 (en) Cast iron
SU1178791A1 (en) Malleable cast iron
SU1705396A1 (en) Cast iron
SU1477766A1 (en) Cast iron
SU1057570A1 (en) Cast iron
SU1108124A1 (en) Cast iron
SU1456480A1 (en) Alloying composition
SU1661238A1 (en) Cast iron
SU1678888A1 (en) Alloying composition
SU863700A1 (en) Cast iron