SU1661238A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  изготовлени  втулок двигателей внутреннего сгорани . Цель изобретени  - повышение механических свойств и демпфирующей способности. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 2,5 - 3,6

SI 1,2 - 2,3

MN 0,8 - 1,5

CR 0,3 - 0,7

NI 0,6 - 1,3

MO 0,2 - 0,8

AL 0,1 - 0,4

CU 0,2 - 0,8

SN 0,02 - 0,07

P 0,02 - 0,08

CA 0,02 - 0,05

TI 0,7 - 1,5

PB 0,03 - 0,1

LA 0,02 - 0,07

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна TI, PB и LA позвол ет повысить σ_и в 1,04 - 1,16 и демпфирующую способность в 1,26 - 1,43 раза. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, а именно к серым износостойким чугунам, работающим в услови х сложнонапр жен- ного состо ни , и может быть использовано дл  изготовлени  втулок двигателей внутреннего сгорани . Цель изобретени  - повышение механических свойств и демпфирующей способности .

Введение в чугун лантана в количестве 0,02-0,07 мас.% обеспечивает измельчение структуры и улучшение формы графита в отливках и повышает прочностные и пласти,- ческие свойства, что приводит к существенному повышению демпфирующей способности. При введении его в чугун в количестве менее 0,02 мае. % изменение структуры и свойств незначительны, а при увеличении его концентрации более 0,07 мае, %. увеличиваетс  отбел и снижаетс  демпфирующа  способность.

При содержании в чугуне 0,7-1,5 мас.% титана повышаетс  однородность и стабильность структуры и механических

свойств, уменьшаетс  отбел, повышаетс  износостойкость и демпфирующа  способность чугуна. При введении его менее 0,7 мас.% положительное вли ние про вл етс  незначительно, а при увеличении его содержани  более 1,5 мас.% увеличиваетс  ох- рупчивающее вли ние, в результате чего снижаетс  пластичность и в зкость чугуна, его демпфирующа  способность.

Присутствие в чугуне олова в количестве 0,02-0,07 мас.% микролегирует матрицу, улучшает распределение графита и неметаллических включений, повышает плотность и герметичность чугуна, его сопротивл емость воздействию кавитации, что обеспечивает повышение демпфирую- щей-способности несущественно. При концентрации более 0,07 мас.% снижаютс  пластические свойства чугуна, предел выносливости при изгибе и увеличиваетс  отбел .

Микролегирование чугуна медью в количестве 0,2-0,8 мас% повышает его стойкость против коррозии, снижает угар и

СО

с

о о

ю со

00

необходимое количество вводимых модификаторов , облегчает процесс образовани  и роста графитных центров, способствует кристаллизации тонкопластинчатых графи- тов в отливках, повышению механических 5 свойств чугуна, герметичности и демпфирующей способности. Ее содержание прин то от концентраций, при которых начинает про вл тьс  вли ние на коррозийную стой- кость, до концентраций, при которых сни- 10 жаютс  пластические свойства чугуна.

Кальций в количестве 0,02-0,05 мас.% снижает отбел, ускор ет кристаллизацию, активизирует процесс графитации,  вл  сь центрами кристаллизации, улучшает форму 15 графита, уменьшает графитную пористость и обратный отбел в центробежно-литых издели х , спос.обствует направленному затвердеванию отливки, в результате повышаетс  демпфирующа  способность и 20 пластические свойства чугуна. При содержании кальци  до 0,02 мас.% эффект повышени  демпфирующей способности про вл етс  слабо, а при концентрации кальци  более 0,05 мас.% он начинает рас- 25 полагатьс  и по границам литого зерна, усиливаютс  ликвационные прцессы и укрупнение неметаллических включений, что снижает механические сврйста, демпфирующую способность и коррозионную стой- 30 кость чугуна,

Дополнительное введение свинца в количестве 0,03-0,1 мас.% измельчает графит, упрочн ет матрицу, повышает зади ростой- кость и износостойкость, сохран   стабиль- 35 ность демпфирующей способности. При концентрации свинца до 0,03 мас.% износостойкость и демпфирующа  способность недостаточны, а при увеличении содержани  свинца более 0,1 мас.% увеличиваетс  40 отбел и снижаетс  пластичность и демпфирующа  способность.

Содержание основных элементов (угле- N рода, кремни  и марганца) и легирующих добавок (хром, никель, молибден) в чугуне 45 определ ют эспериментально дл  обеспечени  оптимальной демпфирующей способности и сохранени  износостойкости и механических свойств на высоком уровне.

Увеличение содержани  легирующих 50 добавок выше указанных пределов снижает демпфирующую способности

Верхний предел содержани  углерода увеличен до 3,6мас.%,и кремни  до 2,3 55 мас,%. При уменьшении содержани  углерода менее 2,5 мас.% и при повышении содержани  марганца более 1,5 мас.% и хрома более 0,7 мас.% значительно увеличиваетс  отбел, в структуре выдел ютс  участки цементита при литье в кокиль и ухудшаетс  стабильность структуры, снижаютс  депфирующа  способность и механические свойства.

Концентраци  фосфора ограничена пределами 0,02-0,08 мас.%. При такой концентрации фосфора существенно не снижаетс  демпфирующа  способность, а износостойкость сохран етс  на достаточном уровне.

Введение в расплав алюмини  основано на его высоком сродстве к кислороду и сере. При концентрации 0,1 мас.% отмечаетс  вли ние алюмини  на очищение границ зерен и измельчение графита, а при содержании алюмини  более 0,4 мас.%, увеличиваетс  количество неметаллических включений и снижаютс  пластичность и ка- витационна  стойкость отливок.

Пример. Чугун выплавл ют в открытых индукционных печах из шихты на основе литейных чугунов, стального лома, бо  электродов, ферротитана (ГОСТ 4761-80, ФТИ 25Б), лантана (ТУ 48-4-218-72, ЛаМ-2), свинца СООО(ГОСТ 3778-65) феррохрома и других ферросплавов.

Феррохром ввод т в печь, а ферроти- тан, свинец, лантан и другие модифицирующие добавки - в ковш при выпуске чугуна с температурой 1430-1450°С

Изготовление образцов дл  механических испытаний и технологических проб провод т в песчано- глинистых формах.

В табл.1 приведены химические составы чугунов опытных плавок.

В табл.2 представлены механические свойства, предел коррозионной усталости, демпфирующа  способность и величина от- бела чугунов опытных плавок.

Относительную износостойкость вычисл ют как отношение потери массы катанного шара из стали 40Х к потере массы шаоов из исследуемых чугунов. Износ и кавитаци- онна  стойкость определ етс  на испытательных стендах на отливках втулок цилиндров двигателей внутреннего сгорани , отлитых в кокиль,

Отбе  определ ют в клиновых технологических пробах, а предел прочности при изгибе, предел коррозионной усталости и демпфирующа  способность - на образцах, вырезанных из проб согласно 7293-79.

Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в чугун предложенного состава П, РЬ и La обеспечивает повышение си в 1,04- 1,16 раза, демпфирующей способности в 1,26-1,43 раза, а также позвол ет снизить склонность чугуна к отбелу в 1„8 - 9 раз.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, алюминий , медь, олово, фосфор, кальций и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  механических свойств и демпфирующей способности, он дополнительно содержит титан, свинец и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод Кремний

   2,5-3,6 1,2-2,3

   0

   Марганец

   Хром

   Никель

   Молибден

   Алюминий

   Медь

   Олово

   Фосфор

   Кальций

   Титан

   Свинец

   Лантан

   Железо

   0,8-1,5 0.3-0,7 0,6-1.3 0.2-0,8 0.1-0.4 0,2-0,8 0,02-0,07 0,02-0,08 0,02-0,05 0,7-1,5 0,03-0.1 0,02-0,07 Остальное

   Таблица1

   Таблица2