SU1539230A1 - Высокопрочный чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве седел газомотокомпрессоров. Цель изобретени  - повышение термостойкости и снижение износа при ударных нагрузках. Новый чугун содержит, мас.%: C 3,2 - 3,8

SI 2,2 - 2,9

MN 0,6 - 1,0

CR 0,2 - 0,4

CU 0,4 - 0,8

MO 0,18 - 0,5

YT 0,04 - 0,25 и FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна MO и YT позволил повысить термостойкость в 1,4 - 2 раза и снизить износ в 2,2 - 3,1 раза. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  производства седел клапанов газомотокомпрессоров.

Цель изобретени  - повышение термостойкости и снижение износа при ударных нагрузках.

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим .

В результате модифицировани  чугуна иттрием происходит очищение чугуна от поверхностно-активных элементов: кислорода, азота, серы, В результате очищени  межкристаллические св зи между зернами металлической основы усиливаютс , за счет чистоты границ зерен, измельчаютс  зерна металли- ческой основы, а графитовые включе- ни  принимают шаровидную форму.

Взаимодейству  с карбидообразую- щими компонентами металлической основы чугуна хромом и молибденом иттрий повышает гомогенность перлита основной структурной составл ющей, как за счет упрочнени  феррита, так и карбида хрома и молибдена. Наличие в чугуне иттри  в указанных количествах улучшает структуру, повышает сопротивление при ударно-усталостном изнашивании -и термостойкость, предел прочности при раст жении, твердость и микротвердость металлической ос- , новы.

Кроме того, необходимым условием дл  достижени  поставленной цели в предлагаемом изобретении  вл етс  соблюдение соотношени  графитообра- зующих компонентов к карбидообразую- щим

сл

со со

N5

СО

7,2

ГС + Si 2Cr + Mo + Y

Необходимостью соблюдени  этого соотношени  диктуетс  тем, что при соотношении указанных компонентов менее 7,2 в металлической основе выдел етс  структурно-свободный цементит и это ведет к образованию центров зарождени  и-распространени  трещин при циклической ударно-усталостной и термической нагрузке, а превышение соотношени  более 8,1 ведет к ферритизации металлической осчовы, ее неоднородности и образованию графита пластической формы, что также сказываетс  на изнашивании при ударе и термостойкости. Таким образом, данный состав компонентов и соотношение графитообразующих компонентов к карбидообразующим

Z С + Si

7,2

Ј Cr + Mo + Y

Л

придают предлагаемому чугуну новые свойства.

Оптимальна  добавка иттри  находитс  в пределах 0,04-0,25% и при дальнейшем увеличении ее количества происходит перемодифицирование чугуна , ухудшаетс  форма графитовых

включении, в металлической основе по вл ютс  включени  структурно-свободного цементита, что вгдет к резкому увеличению образовани  трещин и как следствие отрица иьно сказываетс  на свойствах, указанных в цели изобретени . Содержание иттри  менее 0,04% не обеспечивает процесс модифицировани  и полученный чугун имеет пластинчатую форму графитовых включений и неоднородную по твердости металлическую основу, что приводит к снижению сопротивлени  при ударно-усталостном изнашивании, термостойкости и других показателей.

Содержание углерода, кремни  и марганца в указанных количествах,  вл етс  оптимальным. При содержании указанных компонентов менее: углерода 3,2% кремни  2,2,%, марганца 0,6%J по границам зерен металличе- .ской основы чугуна выдел етс  струк турно-свободный цементит, что приводит к резкому снижению сопротивлени  ударно-усталостному изнашиванию и термостойкости.

20

5392304

Содержание указанных компонентов более: углерода 3.8, кремни  2,9%; марганца 1,0%; приводит к ферритизации металлической основы, сни- жению твердости и сопротивлению износу при ударно-усталостном изнашивании ,, хром менее 0,2% и медь менее 0,4%, а также молибден менее «л 0,18% привод т к по влению структур- но-свободного феррита, неоднородности металлической основы и, следовательно , снижает сопротивление при ударно-усталостном изнашивании, а 5 свыше указанных пределов: хром 0,4%; медь 0,8% молибден 0,50% - к по влению структурно-свободного цементита , образованию центров зарождени  трещин и, следовательно, снижению термостойкости и механической прочности.

Чугун плав т в индукционной тигельной печи (400 кг), марки ИСТ-400,

Кажда  плавка выплавл лась отдельно на единых шихтовых материалах. Основные шихтовые материалы - литейные и передельные чугуны и ферросплавы . В качестве модификатора примен лс  иттрий металлический марки ИТМ-5, вводимый совместно с ферросилицием ФС-75 в количестве 1% в разливочный ковш под струю металла.

Дл  определени  характеристик чугуна ,, еегласно ГОСТ 7293-83 металл заливают в сырые песчано-глинистые разовые формы отлитые образцы имеют лзпесток ф 25t2 мм.

Химический анализ сплавов провод т в соответствии с ГОСТ 2604 „77. Механические характеристики в образцах определ ют в соответствии с ГОСТ 1497-84 на образцах диаметром 14-10 м5 с расчетной длиной 0,.

Испытани  термостойкости провод т на образцах с толщиной стенки

путем их нагрева в индукторе ТВЧ до

о,

30

,5

45

50

Э5

530 С с последующим охлаждением в проточной воде с Термостойкость оценивают по количеству термосмен до по влени  первой трещины.

Испытани  образцов на сопротивление при ударно-усталостном изнашивании провод т на специальной установке , позвол ющей фиксировать количество механических ударов, на образцах , выполненных в виде цилиндра диаметром 1 ИГ м, длиной 2 1 0 .Химические составы известного и предложенного чугуна и уровни их

свойств приведены в табл.1 и 2.Как следует из табл.2, дополнительный ввод в состав чугуна молибдена и иттри  позвол ет повысить по сравнению с известным чугуном термостойкость в 1,46-2 раза и снизить износ в 2,2-3,1 раза.

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   I. Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь и железо, о тл-ич ающий- с   тем, что, с целью повышени  термостойкости и снижени  износа при ударных нагрузках, он дополнию

   15

   5392306

   тельно содержит молибден и иттрий при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   3,2-3,8 2,2-2,9 0,6-1,0 0,2-0,4 0,4-0,8 0,18-0,5

   Углерод

   Кремний

   Марганец

   Хром

   Медь

   Молибден

   Иттрий0,04-0,25

   ЖелезоОстальное
2. 2. Чугун по п. I, отличающийс  тем, что отношение суммарного содержани  углерода и кремни  к суммарному содержанию хрома, молибдена и иттри  составл ет 7,2:8,1.

   Т 9 л к U I

   Таблиц