Чугун — SU 1668459 (original) (raw)
( 9) 5)5 С 22 С 37/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ И вышение износостойкости в среде агрессивных газов при температуре до 600 С при сохранении герметичности, термостойкости и предела прочности. Чугун содержит, мас.%; углерод 3,1-3;5; кремний 1,7-2,4; марганец 0,6-1,2; хром 0,2-0,5; ванадий 0,05- 0,2; никель 0,2-0,6; медь 0,35-0,7; фосфор 0,2-0,4; бор 0,0015-0,01; алюминий 0,01- 0,02; кобальт 0,03-0,1; церий 0,005-0,02; лантан 0,001-0,002; неодим 0,001-0,002; железо - остальное, Предложенный состав целесообразно использовать для изготовления гильз цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей. 2 табл. МарганецХромВанадийНикельМедьТитанФосфор составе чугуна,вышает прочносза счет лматрицы и измерна. Легировектика существе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Белорусский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1439146, кл. С 22 С 37110, 1987.(57) Изобретение относится к металлургии,а именно к составам железоуглеродистыхсплавов. Целью изобретения является поИзобретение относится к области литейного производства, а именно к составамвысокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для изготовленияотливок деталей, работающих в условияхтрения, скольжения при повышенных температурах, например гильз цилиндров двигателя внутреннего сгорания.Цель изобретения - увеличение износостойкости в среде агрессивных газов притемпературах до 600 С, при сохранениигерметичности, термостойкости и предела, прочности,Предлагаемый чугун содержит углерод,кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, ванадий, алюминий, кобальт, церий,фосфор, бор, лантан, неодим и железо вриследующем соотношении компонентов,мас. :Углерод 3,1-3,5Кремний 1,7-2,4 Алюминии Кобальт Церий Лантан Неодим ЖелезоНаличие в ра и титана ива чугуна металлическо тектического фосфидная зв 0,6-1,2 00,2-0,5 Ор 0,05-0,2 р 0,2-0,6 0,35-0,7 0,03-0,07 00,2-0,4 0,005-0,01 0,01-0,02 а0,03-0,10,005-0,02 0,001-0,002 0,001-0,002Остальное фосфора, ботные свойстегирования ельчения званная бором нно повыша1668459 10 15 20 ЗО 40 45 50 ет износостойкость чугуна при повышенных температурах,Дополнительное введение в чугун лантана и неодима в совокупности с церием и алюминием существенно влияет на кристаллизацию сплава вследствие эффективного графитизирующего действия их тугоплавких оксидов и сульфидов, позволяет улучшить форму, размер и распределение графита, исключить появление цементита в структуре при наличии в сплаве таких элементов как ванадий, хром, бор и титан.Присутствие в чугуне кобальта, меди и никеля способствует кристаллизации по стабильной диаграмме и за счет образования твердых растворов повышает плотность структуры. Ванадий, хром, марганец, образуя сложные карбиды, упрочняют металлическую основу сплава, тем самым способствуя повышению его прочности и износостойкости.Обоснование вь 1 бранных пределов содержания компонентов. Углерод и кремний при их содеожании 3,1-3,5 и 1,7-2,44 соответственно обеспечивают хорошие литейные и механические свойства сплава. Нижние пределы содержания 3,1 и 1,700 обусловлены необходимостью исключения структурно-свободного цементита в металлической матрице. Превышение верхнего предела содержания углерода и кремния может привести к ухудшению формы и характера распределе-ния графита.Хром, ванадий и титан при их содержании 0,2-0,5; 0,05-0,2 и 0,03-0,07% соответственно обеспечивают требуемую прочность, термостойкость и износостойкость чугуна. Нижний предел содержания этих элементов обеспечивает получение парлитной матрицы с равномерно распределенным графитом. При содержании хрома, ванадия и титана выше укаэанных пределов значительно ухудшается термостойкость и износостойкость при повышенных температурах за счет появления в структуре ладебуритэ. Содержание фосфора и бора в пределах 0,2-0,4 и 0,0015-0,01; гарантирует существенное повышение износостойкости чугуна. Увеличение содержания бора до 0,01 Д приводит к измельчению структуры фосфидной эвтектики, увеличивает ее микротвердость за счет присутствия соединений бора. При содержании бора менее 0,0015;4 присутствие его в фосфидной звтектикв не обчэружено. При содержании фосфора более 0,4;0 получить измельченную фосфидную эвтектику практически невозможно. Нижние пределы содержания никеля0,2. меди 0,35 и кобальта 0,03 выбраны исходя из получения плотной металлической основы, обеспечивающей требуемую.выше указанных пределов прирост прочности, герметичности,термостойкости и износостойкости незначительны.Пределы содержания церия (0,005- 0,0200), лантана (0,001-0,002 и неодима(9,001-0,00200) совместно с алюминием 0,01-0,02%) обеспечивают за счет эффективного модифицирования измельчение эвтектических зерен и получение отливок без кромочного отбела. П р и м е р. В индукционной печи с кислой футеровкой выплавлялись предлагаемый состав чугуна с различным уровнем содержания ингредиентов, Для сравнительных испытаний был использован известный чугун, содержащий ингредиенты на среднем уровне. В качестве шихтовых материалов использовались литейный чугун, стальной лом, ферросплавы кремния, марганца, ванэдия, хрома, титана, церия, бора, фосфора, а гакже катодная медь, грэнулированный никель, алюминий, кобальт, лигатура, содержащая лантан и неодим.Шихту загружали в печь, расплав нагревали до 148 С, перед разливкой на дно разливочного ковша давали алюминий и церий и при наполнении одной третьей части ковша под струю давали модификатор, содержащий неодим и лантан. Чугун заливали в сухие песчаные формь, Из полученных заготовок вырезались образцы для испытаний на износостойкость, механические свойства, термостойкость; испытания проводились по стандартной методике. Термостойкость определялась по количеству трещин, образовавшихся после 300 циклов на кольцах, вырезанных из чугунных заготовок.Химический состав известного и предлагаемого чугунов приведен в табл.1.Испытания нэ износостойкость проводили на машине трения ИТМ в течение ЗОО ч а среде агрессивных газов (70-60 ф СО и ЗОЗО 2), Скоростью вращения контртела и удельной нагрузкой обеспечивали требуемые температуры в зоне контакта образец - контртело. Испытания на механические свойства предел прочности при растяжвнии) проводились на разрывной машине с предварительным разогревом об 1668459разца до заданной температуры. Термостойкость оценивали по количеству трещин, образовавшихся после 300 циклов на кольцевых образцах, Нагрев осуществлялся в свинцовой ванне соответственно до 200, 400 и 600 С, Герметичность чугунов при различных температурах оценивали на образцах путем замера давления, при котором появлялась течь, и времени, в течение которого через испытываемый образец протекло определенное количество азота. По результатам замеров газопроницаемости оценивали в логарифмической шкале средние значения утечек. Полученные результаты по свойствам известного и предлагаемого чугунов при температурах 200, 400 и 600 С приведены в табл,2, Видно, что предлагаемый состав чугуна имеет преимущества по износостойкости во всем исследованном интервале температур. При этом сохраняются такие важные характеристики предлагаемого сплава, как прочность, герметичность и термостойкость,Предлагаемый состав целесообразно использовать для изготовления гильз цилиндров карбюраторных и дизельных двигателей,Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, 5 марганец, хром. ванадий никель, медь, титан, алюминий, кобальт, церий и железо, о тл и чаю щийся тем,что,с цельюувеличения износостойкости в среде агрессивных газов при температурах до 600 С при сохра нении герметичности, термостойкости ипоедела прочности, он дополнительно содержит фосфор, бор, лантан и неодим при следующем соотношении компонентов, мас.,:15 УглеродКремнийМарганецХромВанадий20 НикельМедьТитанАлюминийКобальт25 ЦерийФосфорБорЛантанНеодим30 Железо1о о ВЕ мво еч В о