SU1401068A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литейному производству и может быть использовано при изготовлении ответственных деталей станков и корпусных деталей двигателей внутреннего сгорани . Целью изобретени   вл етс  повышение износостойкости, антизадирных свойств, прочности и стабильности твердости при температурах до 400 С. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 3-34; кремний 1,45-1,95; марганец 0,2-1,0; медь 0,6-2,5; олово 0,002-0,05; цинк 0,005-0,05; свинец 0,0005-0,006; хром 0,1-0,7; титан 0,03-0,1; кальций 0,005-0,05; железо остальное. Предложенный чугун может быть использован при изготовлении крупных и мелких ответственных деталей станков и корпусных деталей двигателей внутреннего сгорани . 2 табл. а (О

Description

о:

00

Изобретение относитс  к литейному производству, в частности к составам серого чугуна с пластинчатой формой графита, примен емого дл  ответствен- ных деталей двигателей внутреннего сгорани .

Цель изобретени  - повьнпение износостойкости , антизадирных свойств, прочности и стабильности твердости tO при температурах до .

Предлагаемый чугун содержит углерод , кремний, марганец, медь, олово, цинк, свинец, хром, титан, кальций и железо при следующем соотношении 15 компонентов, мае.%

Углерод3,0-3,4

Кремний 1,45-1,95

Марганец 0,2-1,0

Медь0,6-2,5 20

Олово 0,002-0,05

Цинк0,005-0,05

Свинец 0,0005-0,006

ХромО,1-0,7

Титан0,103-0, 1 25

Кальций 0,005-0,05

Железо Остальное

Оптимальное содержание в составе чугуна хрома, титана и кальци -сое- 30 тавл ет соответственно 0,1-0,7, 0,03- 0,1, 0,005-0,05 мас.% (составы 2-4). Содержание хрома в пределах 0,1- 0,7 мас.% способствует повышению износостойкости сплава, его антизадир- „ ных свойств. Хром ликвирует к грани- це эвтектического зерна и способст- вует образованию на границах зёрен гетерогенной структуры. Повышение дисперсности перлита способствует и дО стабилизаи)ии твердости при повьппен- ньк температурах, возникающих в контакте чугун - контртело.

Содержание в чугуне хрома менее 0,1% влечет за собой снижение пока- д зателей износостойкости, прочности, антизадирнък свойств. Содержание хрома более 0,7 мас.%, в особенности при низком углеродном эквиваленте, даже в крупных отливках способствует образованию отбела и не приводит к дальнейшему повышению свойств чугуна. При повьшенном содержании перлити- зирующих элементов (медь, олово) содержание хрома выбираетс  минималь- е ным и наоборот: при повьш1енном содержании графитообразующих элементов содержание хрома в чугуне должно быть повышено.

Введение титана в пределах 0,03- 0,1 мас.% способствует повышению износостойкости и антизадирных свойств чугуна, а также стабильности твердости . Име  значительный коэффициент микроликвации, титан нар ду с хромом способствует образованию гетерогенной структуры. Кроме того, титан способствует через тугоплавкие карбиды и карбонитриды титана (зародьшги равномерному распределению графита. Дополнительно к этому введение в чугун титана способствует нар ду с введением кальци  нейтрализации вредного вли ни  свинца. Содержание титана в чугуне менее 0,03 мас.% не оказывает эффективного вли ни  на свойства чугуна. Содержание титана в чугуне более 0,1 мас.% уже не способствует повьш1ению свойств чугуна, в особенности при повышенном содержании меди, олова и хрома. Повышенное содержание титана при определенных услови х ведет к ухудшению литейных свойств чугуна.

Содержание кальци  в пределах. 0,005-0,03 мас.% способствует повышению прочности, износостойкости и антизадирньк свойств чугуна, а также стабилизации твердости при повьшен- ных температурах. Это св зано с оптимизацией формы и распределени  графита. Введение кальци  способствует получению равномерно-распределенного графита пластинчатой формы, при этом отсутствует междендритна  и другие аномальные формы графита; которые Могут образовыватьс  в чугуне , особенно при наличии свинца.Введение кальци  в чугун, содержащий свинец, необходимо дл  нейтрализации его вредного вли ни .

При содержании кальци  менее 0,005 мас.% свойства чугуна недостаточно высоки (состав 5). При содержании кальци  свыше 0,03% свойсттва чугуна уже не повышаютс , а часть кальци  может переходить в шлак.

Необходимость снижени  содержани  олова в пределах 0,002-0,05 мас.% св зана с его дефицитностью. При по- BbmieHHOM содержании меди олово можно значительно снизить, так как перлитна  структура может быть достигнута с помощью менее дефицитного компонента , лт.е. меди. Максимальному содержанию меди соотве тствует минимальное содержание олова и наоборот.

При содержании олова мене 0,002 мае.% свойства чугуна недостаточно высоки.

Снижение содержани  свинца в пределах 0,0005-0,006 мас.% св зано с необходимостью получени  отливок без усадочных дефектов с оптимальной формой графита и с перлитной металлической основой. Содержание свинца менее 0,0005 мас.% трудно достижимо в про- мьшшенных услови х, особенно при при- менении дл  легировани  чугуна вторичных металлов и комплексных сплавов . Содержание свинца более 0,006 мас.% может при определенных услови х приводить к образованию аномальной структуры и повышению дефектности отливок. Повышенному количеству свинца должно соответствовать повышенное содержание кальци .

Содержание цинка в пределах 0,005- 0,05 мас.% св зано с необходимостью оптимизации формы графита в чугуне. Небольшие количества цинка способствуют графитизации чугуна, так как цинк образует соединени  с серой и кислородом, которые  вл ютс  зародышами дл  образовани  графита пластинчатой формы.

Содержание цинка менее 0,005 мас.% нецелесообразно, так как не оказывает необходимого вли ни  на графи- тизацию. Содержание цинка более 0,05 мас.% может способствовать образованию аномальной формы графита.

Пример. Чугун выплавл ют в индукционной тигельной печи с ем-. костью тигл  30 кг. В качестве ших- . товых материалов используют армко- железо, литейный чугун, ферросплавы и чистые металлы. Дл  ввода хрома, титана и кальци  используют ферро- титан ТиЗО, ферросиликохром ФСХЗО, и силикокальций СК15.

Содержание,%: титана в ТИЗО 30, хрома в ферросиликохроме А9, кальци  в силикокальции 17.

Усвоение при добавках в ковш составл ет , %: титана 90, хрома 85, кальци  60.

Расход ферросплавов следующий,%: ферротитан ТиЗО 0,1-0,35,ферросиликохром ФСХЗО 0,27-2, силикокальций СК15 0,05-0,5.

Чугун заливают в песчано-глинистые формы высотой 400 мм и диаметром 30 мм. Температуру заливки поддерживают посто нной в пределах 1350 - 13600.

Чугун модифицируют силикокальци- ем СК15, ферротитаном ТИЗО, ферроси- ликохромом ФСХЗО. Составы чугунов приведены в табл..

Результаты испытаний чугуна представлены в табл.2.

Полученные пробы испытывают на изгиб, а из образцов после испытаний 0 готов т образцы диаметром 8 мм и высотой 8 мм дл  испытаний антизадир- ных свойств, износостойкости.

Твердость чугуна испытьшают при температурах 20 и 400°С. 5 Износостойкость чугунов определ ют на машине трени  ИМАШ-1 при смазке маслом (ACS) в паре с контртелом из стали Ж-15 по схеме: три ролика из чугуна - шар из стали. 0 Испытани  провод т в течение 6 ч при нагрузке 20 кг.

Об антизадирных свойствах суд т по нагрузке заедани , которую определ ют на машине трени  ИМАШ-1 при 5 трении со смазкой, мен   нагрузку со ступенью нагружени  7,8 кг.

Твердость чугуна определ ют при 20 и 400°С.

Чугун выплавл ют в индукционной 0 тигельной печи.

Из данных табл.2 следует, что предлагаемый чугун имеет более высокие износостойкость, антизадирные свойства и прочность (составы 2-4), 5 в сравнении с известным чугуном (состав 1).

Стабильность твердости у предлагаемого чугуна, определ ема  по разности твердости при температурах 20- 0 400 С, также выше чем у известного. Предлагаемый чугун, в сравнении с известным имеет более высокие показатели износостойкости, прочности, антизадирных свойств и более стабиль- 5 ную твердость при повышенных температурах .

Кроме того, предлагаемый чугун обладает повьшенной обрабатываемостью резанием, герметичностью, а также более низкой склонностью к усадке и образованию усадочной пористости.

0

Claims (1)

1. Формула изоб-ретени 

   55 Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, медь, олово, цинк, свинец и железо, отличающий- с   тем,что, с целью повышени  износостойкости , антизадирных свойств.

   0,51 0,42 0,44 0,40

   1337,7 1452,4 1452,4 1528,8 41,3 50,6 52,3 54,8