SU1759939A1

SU1759939A1 - Cast iron

Info

Publication number: SU1759939A1
Application number: SU914921310A
Authority: SU
Inventors: Сергей Владимирович Кочевых; Никита Варфоломеевич Новиков; Александр Борисович Разин; Валерий Иванович Гриненко; Нурлан Темирбекович Таджибаев
Original assignee: Уральский научно-исследовательский институт черных металлов; Актюбинский завод ферросплавов
Priority date: 1991-03-25
Filing date: 1991-03-25
Publication date: 1992-09-07

Abstract

Изобретение относитс к металлургии, в частности к разработке составов чугунов с шаровидной формой графита дл отливок, работающих в услови х трени . Сущность изобретени : в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, кальций, магний, фосфор, церий и железо, ввод т стронций при следующем соотношении компонентов, мас.%:углерод2,8-4,0; кремний 1,5-3,0; марганец 0,3-2,0; медь 0,1-1,5; кальций 0,03- 0,10; магний 0,03-0,08; фосфор 0,1-0,3; церий 0,01-0,10; стронций 0,001-0,05, железо остальное . Дополнительное введение Sr позвол ет повысить степень сфероидизации графита и антифрикционных свойств чугуна при сохранении прочностных свойств. 1 табл. л 1CThe invention relates to metallurgy, in particular, to the development of nodular cast iron compounds for castings operating under conditions of friction. The invention: in iron containing carbon, silicon, manganese, copper, calcium, magnesium, phosphorus, cerium and iron, strontium is introduced in the following ratio of components, wt.%: Carbon2.8-4.0; silicon 1.5-3.0; manganese 0.3-2.0; copper 0.1-1.5; calcium 0.03-0.10; magnesium 0.03-0.08; phosphorus 0.1-0.3; cerium 0.01-0.10; strontium 0.001-0.05, iron the rest. The additional introduction of Sr makes it possible to increase the degree of spheroidization of graphite and the antifriction properties of cast iron while maintaining the strength properties. 1 tab. l 1C

Description

Изобретение относитс к металлургии, в частности к разработке составов чугунов с шаровидной формой графита дл отливок, работающих в услови х трени .The invention relates to metallurgy, in particular, to the development of nodular cast iron compounds for castings operating under conditions of friction.

Известен чугун, содержащий, мас.%: Углерод2,7-3,8Known cast iron containing, wt.%: Carbon 2.7-3.8

Кремний2,2-3,5Silicon2.2-3.5

Марганец0,5-1,2Manganese 0.5-1.2

Медь0,3-1,5Copper0,3-1,5

Магний0,03-0,08Magnesium 0.03-0.08

Церий0,005-0,1Cerium0,005-0,1

ЖелезоОстальноеIronErest

К недостаткам чугуна указанного состава следует отнести низкую степень сфероиди- зации графита, что снижает механические и эксплуатационные свойства отливок, работающих в услови х износа.The disadvantages of cast iron of this composition include the low degree of spheroidization of graphite, which reduces the mechanical and operational properties of castings operating under wear conditions.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому составу вл етс чугун, содержащий , мас.%:The closest in technical essence and the achieved result to the proposed composition is cast iron, containing, wt.%:

УглеродCarbon

КремнийSilicon

МарганецManganese

МедьCopper

КальцийCalcium

МагнийMagnesium

ФосфорPhosphorus

ЦерийCerium

ЖелезоIron

2,8-4,02.8-4.0

0,8-2,00.8-2.0

1,0-1,51.0-1.5

0,03-0,100.03-0.10

0,03-0,150.03-0.15

0,3-0,60.3-0.6

0,01-0,100.01-0.10

ОстальноеRest

Недостатком данного способа вл етс то, что он имеет низкую степень сфероидизации графита и невысокие антифрикционные свойства.The disadvantage of this method is that it has a low degree of spheroidization of graphite and low antifriction properties.

Целью изобретени вл етс повышение степени сфероидизации графита и антифрикционных свойств чугуна при сохранении его прочностных свойств чугуна.The aim of the invention is to increase the degree of spheroidization of graphite and antifriction properties of cast iron while maintaining its strength properties of cast iron.

Дл этого в известный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, кальций, магний, фосфор, церий и железо,To do this, in known iron containing carbon, silicon, manganese, copper, calcium, magnesium, phosphorus, cerium and iron,

ел о о eaten about oh oh

GCGC

ОABOUT

ввод т стронций при следующем соотношении компонентов, мас,%:Strontium is introduced in the following ratio of components, wt,%:

Углерод2,8-4,0Carbon2.8-4.0

Кремний1,5-3,0Silicon1.5-3.0

Марганец0,3-2,0Manganese 0.3-2.0

Медь0,1-1,5Copper0,1-1,5

Кальций0,03-0,10Calcium0.03-0.10

Магний0,03-0,08Magnesium 0.03-0.08

Фосфор0,1-0,3Phosphorus 0.1-0.3

Церий0,01-0,10Cerium 0,01-0,10

Стронций0,001-0,05Strontium 0.001-0.05

ЖелезоОстальноеIronErest

При изготовлении чугунных отливок, работающих в т желых услови х трени машин и механизмов, важное значение дл повышени их срока службы имеют антифрикционные свойства чугуна, что достигаетс в первую очередь за счет получени определенного исходного структурного состо ни чугуна.In the manufacture of cast iron castings operating under severe friction conditions of machines and mechanisms, the antifriction properties of cast iron are important for increasing their service life, which is achieved primarily by obtaining a certain initial structural state of the cast iron.

При указанном содержании основных компонентов в чугуне при кристаллизации обеспечиваетс получение мелкодисперсной перлитной металлической основы чугуна с включени ми тройной фосфидной эвтектики. Введение в состав чугуна стронци обеспечивает повышение степени сферо- идизации графита, выделение и равномерное распределение в металлической основе мелких включений цементита, что повышает антифрикционные свойства.At the indicated content of the main components in the cast iron, crystallization provides for obtaining a fine-grained pearlitic metal base of the cast iron with inclusions of triple phosphide eutectic. The introduction of strontium in the cast iron provides an increase in the degree of spheroidization of graphite, the separation and even distribution of fine inclusions of cementite in the metal base, which increases the antifriction properties.

При содержании стронци ниже предлагаемого предела он практически не оказывает вли ни на за вл емые свойства чугуна и они остаютс на уровне чугуна-прототипа . При увеличении содержани стронци выше верхнего предела в структуре чугуна выдел ютс цементитные пластины и снижаетс степень сфероидизации графита . Наличие пластин цементита в чугуне также резко снижает его прочностные свойства .When the content of strontium is below the proposed limit, it has virtually no effect on the claimed properties of the cast iron and they remain at the level of the prototype cast iron. As the strontium content increases above the upper limit, cementite plates are released in the cast iron structure and the degree of spheroidization of graphite decreases. The presence of cementite plates in cast iron also drastically reduces its strength properties.

Сопоставительный анализ за вл емого технического решени с прототипом показал , что данный состав модификатора отличаетс от известного введением нового компонента, а именно стронци . Таким образом , за вл емое техническое решение соответствует критерию новизна.A comparative analysis of the claimed technical solution with the prototype showed that this composition of the modifier differs from the known introduction of a new component, namely strontium. Thus, the claimed technical solution meets the criterion of novelty.

В процессе исследовани за вл емого технического решени по научно-технической и патентной литературе вы влено, что известно введение стронци в состав чугуна . Использование стронци в данном составе позволило повысить модуль упругости при раст жении и уменьшить чувствительность чугуна к отбелу.In the process of researching the claimed technical solution in the scientific, technical and patent literature, it was revealed that the introduction of strontium into cast iron is known. The use of strontium in this composition made it possible to increase the modulus of elasticity during stretching and reduce the sensitivity of cast iron to bleaching.

Однако его применение в составе чугуна в сочетании с другими компонентами не обеспечивает чугуну таких свойств, которыеHowever, its use as part of cast iron in combination with other components does not provide cast iron with such properties that

он про вл ет в за вл емом техническом решении , а именно повышение степени сфероидизации графита и антифрикционных свойств. Таким образом за вл емый признак про вл ет новое ранее неизвестное свойство, что позвол ет сделать вывод о соответствии за вл емого технического решени критерию существенные отличи . Пример. Дл подтверждени оптимальности состава чугуна были проведены опытные плавки. Чугуны выплавл лись в 60- кг индукционной печи с температурой перегрева 1480°С. При разливке чугуна в 20-кг ковши расплав обрабатывалс комплексным модификатором, содержащим, мас.%: 4,5-5,5 Мд; 0,5-3,0 Са; 2,5-3,5 РЗМ; 0,1-5,0 Sr; Fe - ост., который в количестве 2% от веса обрабатываемого металла подавалс на дно ковша перед разливкой. Заливка металла в песчаные формы производилась при 1360-1380°С. Химические составы чугунов опытных плавок и состав чугуна-прототипа приведены в таблице.it shows in the claimed technical solution, namely an increase in the degree of spheroidization of graphite and antifriction properties. Thus, the claimed feature exhibits a new, previously unknown property, which makes it possible to conclude that the proposed technical solution meets the criterion of significant differences. Example. To confirm the optimality of the composition of the iron, pilot melts were carried out. Cast iron smelted in a 60 kg induction furnace with an overheating temperature of 1480 ° C. When casting iron into 20-kg ladles, the melt was processed with a complex modifier containing, in wt.%: 4.5-5.5 MD; 0.5-3.0 Ca; 2.5-3.5 rare-earth metals; 0.1-5.0 Sr; Fe - residual, in the amount of 2% by weight of the metal being processed, was fed to the bottom of the ladle before casting. The metal was poured into sand molds at 1360-1380 ° С. The chemical compositions of the cast irons of the experimental bottoms and the composition of the prototype cast iron are given in the table.

Из чугунов исследуемых составов былиOf the cast irons of the investigated compounds were

изготовлены образцы дл испытани на машине трени СМЦ-2. Испытани проводились при нагрузке в трущейс системе 2 МПа по схеме диск-колодка. В качестве контрол использовали образцы из стали У8,Samples were prepared for testing on the SMC-2 friction machine. The tests were carried out at a load in the 2 MPa system according to the disk-block scheme. Samples of U8 steel were used as controls.

термообработанной на твердость 280 МПа. После испытаний на образцах приготавливались шлифы дл металлографического анализа. Прочностные свойства определ лись в соответствии с ГОСТ 1497-73.heat-treated to a hardness of 280 MPa. After the tests, thin sections were prepared for metallographic analysis. Strength properties were determined in accordance with GOST 1497-73.

Как следует из полученных данных приAs follows from the data obtained at

содержании стронци в предлагаемых пределах (образцы 2-4) достигаетс повышение степени сфероидизации графита и снижение коэффициента трени при высоких значени х прочностных свойств. При содержании элементов ниже нижнего предела в структуре чугуна выдел етс структурно свободный цементит в виде пластин, что резко снижает прочностные свойства чугунаthe content of strontium within the proposed limits (samples 2-4) is achieved by increasing the degree of spheroidization of graphite and reducing the coefficient of friction at high values of strength properties. When the content of elements below the lower limit in the structure of cast iron, structurally free cementite in the form of plates is released, which sharply reduces the strength properties of cast iron.

и степень сфероидизации графита. При увеличении содержани элементов выше верхнего предела в структуре чугуна происходит резкое снижение степени сфероидизации графита и его прочностных свойств.and the degree of spheroidization of graphite. With an increase in the content of elements above the upper limit, the degree of spheroidization of graphite and its strength properties sharply decrease in the structure of cast iron.

Из представленных в таблице данных следует, что использование предлагаемого состава чугуна дл изготовлени отливок, работающих в услови х трени и износа,по сравнению с прототипом позволит повысить срок службы отливок.From the data presented in the table, it follows that the use of the proposed composition of cast iron for the manufacture of castings operating under conditions of friction and wear, as compared to the prototype, will increase the service life of castings.

Claims

Claims: Cast iron containing carbon, silicon, manganese, copper, calcium, magnesium, phosphorus, cerium and iron, characterized in

that, in order to increase the degree of spheroidization of graphite and the antifriction properties of cast iron while maintaining its strength properties, it additionally contains strontium in the following ratio of components, wt.%: carbon - 2.8-4.0; silicon - 1.5-3.0; manganese - 0.3-2.0; copper - 0.1-1.5; calcium - 0.03-0.10; magnesium - 0.03-0.08; phosphorus - 0.1-0.3; cerium - 0.01-0.10; strontium - 0.001-0.05; iron - the rest.

Iron the rest.