SU1705394A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к составам чугуна дл  деталей, работающих в услови х повышенных нагрузок и износа трением. Цель изобретени  - повышение механических свойств и износостойкости отливок массивных сечений. Предлагаемый чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, олово, фосфор, ванадий и железо дополнительно содержит медь, бор и барий при следующем соотношении .компонентов, мае.: углерод 2,8-3,2; кремний 0,8-1,; марганец 0,5-1,2; олово 0,02-0,08; фосфор 0,15- 0,50; ванадий 0,15-0,50; медь 0,3-1,2; бор 0,02-0,07; барий 0,01-0,03; железо остальное .- 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к чугунам, и может быть использовано дл  получени  отливок массивных сечений с повышенными механическими свойствами и износостойкостью , примен емых дл  изготовлени  деталей, работающих в услови х повышенных нагрузок и износа трением, в частности дл  втулок дизельных двигателей внутреннего сгорани  большой мощности, деталей металлорежущих станков.

Известен чугун, содержащий, мас.%: углерод 3,0-3,8; бор 0,005-0,1; кремний 1,6-3,0; фосфор 0,1-0,5; марганец 0,4-1,0; титан 0,02-0,3; хром 0,45-1,35; медь 0,3-1,0; ванадий 0,03-0,18; железо остальное.

Этот чугун из-за высокого содержани  углерода и кремни  имеет низкие механические свойства в отливках массивных сечений, а из-за повышенного

содержани  хрома, титана, ванади  и фосфора склонен к образованию повышенного количества фосфидной эвтектики , придающей отливкам повышенную склонность к образованию усадочной пористости, снижающей их свойства.

Известен чугун, содержащий, мас.%: углерод 2,8-3,6; медь 0,8-1,2; кремний 0,9-3,0; олово 0,06-0,14; марганец 0,3-1,0; железо остальное.

Известный чугун из-за высокого содержани  углерода и кремни  имеет низкие механические свойства в отливках массивных сечений.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  чугун, содержащий, мас.%: углерод 2,8-3,5; ванадий 0,05-0,5; кремний 1,0-2,0; титан 0,03-0,18; марганец 0,2-0,9; олово 0,001-0,02; фосфор 0,7-1,5; железо остальное.

Указанный чугун из-за высокого содержани  углерода и кремни  имеет низ-1

Ё

СП

со со

Јь

кие механические свойства в отливках массивных сечений, а из-за повышенного содержани  фосфора, ванади , титана и олова склонен к образованию большого количества фосфидной эвтектики , придающей отливкам высокую склонность к образованию усадочной пористости и усадочных раковин, при- БОДЯЧЦИХ к их браку.

Целью изобретени   вл етс  повышение механических свойств и износостойкости отливок массивных сечений.

Указанна  цель достигаетс  тем, что чугун, содержащий углерод, крем

ний, марганец, фосфор, ванадий, олово и железо, дополнительно содержит медь, бор и барий при следующем соотношении компонентов, масД: углерод 2,8-3,2; фосфор 0,15-0,5; кремний 0,8-1,Ц; ванадий 0,15-0,5; марганец 0,5-1,2; бор 0,02-0,07; медь 0,3-1,2; барий 0,01-0,03; олово 0,02-0,08; железо остальное.

Содержание компонентов в предлага- емом чугуне и их пределы выбраны исход  из установленного исследовани ми их вли ни  на структуру и свойства отливок массивных сечений.

Углерод и кремний при увеличении их содержани  способствуют увеличению содержани  в структуре отливок феррита и включений графита больших размеров, что приводит к снижению их свойств. Наиболее высокие свойства отливок обеспечиваютс  при предлагав- мом содержании углерода и кремни , при этом наиболее благопри тным  вл етс  следующее их сочетание: содержание углерода ближе к верхнему, а кремни  - к нижнему пределу или наоборот.

Марганец при увеличении его содержани  способствует перлитизации чугуна и повышению его свойств, однако ,при его содержании сверх 1,2 мас.% в структуре отливок образуютс  свободные карбиды, снижающие их прочность и повышающие износ трением работающих в паре с ними деталей. Нижний предел содержани  марганца выбран ис ход  из того, что используема  дл  выплавки чугуна шихта вносит около 0,5% его содержани  в чугуне.

Медь при увеличении ее содержани 

способствует увеличению содержани  в

структуре отливок перлита, что приво дит к повышению их свойств. Однако при увеличении ее содержани  сверх 1,2 масД она способствует повышенной

-

, 10

15

20

30

j

35 4

.,

50

55

графитизации чугуна, что приводит к снижению свойств отливок.

Олово при увеличении его содержани  способствует увеличению содержани  в структуре отливок перлита,что повышает их свойства, однако увеличение его содержани  сверх 0 ,08 мас.« приводит к по влению в структуре отливок хрупких эвтектик, снижающих их прочность. Фосфор при увеличении его содержани  приводит к образованию в структуре отливок фосфидной эвтектики, повышающей их твердость и износостойкость , однако увеличение его содержани  сверх 0,5 мас.% приводит к повышенной склонности отливок и образованию усадочной пористости и усадочных раковин и снижению их прочности.

Ванадий при введении его в чугун легирует и измельчает перлит и фос- фидную эвтектику, что приводит к повышению механических свойств и износостойкости отливок. Однако увеличение его содержани  сверх 0,5 масД способствует образованию свободных карбидов , что приводит к снржению прочности и склонности к образованию усадочной пористости отливок и повышенному износу трением работающих в гире с ними деталей.

Бор способствует образованию мелкодисперсной карбонитридной фазы и измельчению структуры чугуна, повышающих свойства отливок. i

Особенно благопри тным  вл етс  вли ние бора на свойства отливок массивных сечений, склонных к образованию крупнокристаллической структуры , однако увеличение содержани  бора сверх 0,07 масД приводит к по вле- нию в их структуре свободных карбидов , снижающих их свойства.

Барий способствует графитизации чугуна. Его вли ние особенно благопри тно сказываетс  при совместном его введении с ванадием, способствующим отбелу чугуна, однако увеличение его содержани  сверх 0,03 мас.$ приводит к образованию в структуре отливок включений графита больших размеров , снижающих их свойства.

В состав предлагаемого чугуна дополнительно введены медь, бор и барий.

Медь введена с целью перлитизации чугуна, что особенно важно дл  отливок массивных сечений, имеющих склонность к снижению содержани  . перлита.

5 17

Ьор введен с целью измельчени  структуры чугуна и образовани  в ней карбонитридной Фазы, повышающих его свойства, что особенно важно дл  отливок массивных сечений, склонных к образованию крупнокристаллической структуры, снижающей их свойства.

В предлагаемом чугуне содержатс  ванадий, бор и марганец, повышающие его склонность к отбелу и образованию в структуре отливок свободных карбидов , снижающих их свойства. Дл  нейтрализации их вли ни  в предлагаемый чугун дополнитеЬьно введен барий,  вл ющийс  сильным графитизатором чугуна .

Дополнительное введение в предлагаемый чугун меди, бора и бари  способствует повышению механических свойств и износостойкости отливок массивных сечений как вследствие благопри тного вли ни  каждого из них, так и вследствие наиболее полного про в- лени  под их воздействием по-пс итель- ного вли ни  других компонентов чугуна .

Пример. Дл  получени  предлагаемого чугуна были изготовлены четыре смеси ингредиентов.

Химический состав, механические свойства и износостойкость отливок изготовленных из известного, базового и предлагаемого чугуна, приведены в таблице.

Механические свойства определ лись стандартными методами, износостойкост

оценивалась относительно чугуна перлитного класса при фрикционном трении при удельном давлении 5 МПа и скорости скольжени  1,5 м/с.

Результаты испытаний показали, что наиболее высокие свойства отливок массивных сечений достигаютс  при изготовлении их из предлагаемого чугуна (примеры i-7), при этом механические свойства их выше на , а износостойкость - в 1,5 раза.

Выплавку предложенного чугуна можно осуществить в электропечах или дуплекс-процессом вагранка+электропечь.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, олово, фосфор, ванадий и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  механических свойств и износостойкости отливок массивных сечений, он дополнительно содержит медь, бор и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод Кремний Марганец Олово Фосфор

   Ванадий

   Медь

   Бор

   Барий

   Железо

   2,8-3,2 0,8-1,4 €.15-1,2 0,02-0,08 0,15-0,50 0,15-0,50 0,3-1,2 0,02-0,07 0,01-0,03 Остальное

   1 3,16 2,29 0,30 0,10 0,96 О,Т

   3,20 1,5 0,8 1,2

   О,Т

   0.01

   Известный чугун

   Прототип 0,5 латаемы 0,01 0,02

   о,

   0,055

   0,07

   0.10

   о

   V

   US