Чугун — SU 1261968 (original) (raw)
СОЮЗ СОВЕТСНИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 1 504 С 22 С ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ОБРЕТЕНИЯ, )ЕЛЬСТВУ ОПИСАНИЕ ИЗ(71) Научно-исследовательский институт автотракторных материалов(56) Авторское свидетельство СССРУ 1067074, кл. С 22 С 37/00, 1983.Авторское свидетельство СССРУ 1006331, кл. С 22 С 37/10, 1982.(57) Изобретение относится к чернойметаллургии, в частности к изысканиюсостава серого чугуна, обеспечиваюАВТОРСКОМУ Сви щего повышение его теплостоикостипри хорошей обрабатываемости. Цельюизобретения является повышение теплостойкости чугуна при сохранении орабатываемости известным инструментом.Поставленная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, фосфор, никель, кальций, алюминий, серу и железо согласно изобретению содержит компоненты в следующемсоотношении, мас.Ж; углерод 3,0-4,0;кремний 2,0-3,0; марганец 0,3-0,8;хром 0,5-2,0; молибден 0,5-2,0; ванадий 0,05-0,15; фосфор 0,2-0,5; никель 0,3-1,5; кальций 0,01-0,03;алюминий 0,01-0,05; сера 0,03-0,1железо остальное 2 табл.12 б 1968 30 Изобретение относится к чернойметаллургии, конкретнее к изысканиюсостава серого чугуна, обеспечивающего повышение его теплостойкости (сохранение твердости при нагреве) прихорошей обрабатываемости,Цель изобретения - повышение теплостойкости чугуна при сохраненииобрабатываемости лезвийным инструментом. 1 ОТеплостойкость и обрабатываемостьчугуна определяются его структурой истепенью легированности структурныхсоставляющих. Цементит и легированная,фосфидная эвтектика повышают жаростой кость чугуна, но при этом цементитрезко ухудшает обрабатываемость. Фосфидная эвтектика снижает обрабатываемость в значительно меньшей степени,Фосфидная эвтектика типа Ф 5 имеет 20в структуре цементитную пластину, Такая фосфидная эвтектика в структуречугуна благодаря наличию цементитнойпластины обеспечивает повышение жаростойкости, мало влияя на обрабатываемость. За счет регулирования соотношения хрома и фосфора можно регулиросвать строение фосфидной эвтектики истабильно получать в чугуне включения фосфидной эвтектики типа Ф 5с цементитной пластиной. Такие включения образуются при соотношениихрома и фосфора 2,5:1 - 4;1,П р и м е р. Чугун выплавляютв индукционной тигельной электропечи,емкостью 2000 кг. В качестве шихтыиспользуют передельный чугун, собственный стальной лом, ферромолибден,феррохром, ферромарганец, феррофосфор, феррованадий, никель, ферросилиций и графитовую стружку.Чугун перегревают до 1500+20 С,сливают в разливочные ковши емкостью250 кг, вводя в ковш ферросилиций(1% от массы чугуна в ковше) и силикокальций (0,057 от массы чугуна).Чугун заливают в сырые песчаноглинистые формы, изготовленные наавтоматических прессовых машинах,1Химический состав чугунов приведен 5в табл.Исследование микроструктуры показывает, что она состоит из троостита-мартенситной матрицы, разорваннойсетки включений фосфидной эвтектикис цементитной пластиной (типа Ф 5),графита пластинчатого розеточногорасположения. 2Теплостойкость собственно фосфидной эвтектики повышается прежде всего за счет легирования молибденом, который в чугуне ликвирует в фосфиднуюэвтектику, Содержание молибденав фосфидной эвтектике также зависитот соотношения содержания молибденаи фосфора в чугуне. Пределы содержания фосфора в предлагаемом чугуне обеспечивают получение фосфидной эвтектики, количество которой достаточно, чтобы при строении ее по типу Ф 5 (с пементитной пластиной) повысить теплостойкость чугуна, не ухудшая обрабатываемости.При содержании фосфора киже 0,27 количество фосфидной эвтектики уменьшается и теплостойкость чугуна снижается. При содержании фосфора свыше 0,57, количество фосфидной эвтектики увеличивается, но при заданныхпределах содержания хрома соотношение Сг/Р снижается ниже 2,5;1 и в структуре образуется только фосфидная эвтектика типа Ф 4 (без цементитной .ластины), не обеспечивающая достаточного повышения теплостойкости.Пределы содержания хрома (0,5 2,07) в предлагаемом чугуне при выдерживании соотношения хрома к фосфору 2,5;1 - 4,0:1 обеспечивают получение в структуре чугуна фосфидной эвтектики типа Ф 5 с цементитной пластиной. При содержании хрома менее 0,57,даже при содержании фосфора на нижнем пределе (0,27.), соотношение хромаи фосфора получается меньше, чем2,5:1, и в структуре чугуна образуется фосфидная эвтектика типа Ф 4без цементитной пластины. При содержании хрома выше 2,07., даже присодержании фосфора на верхнем пределе (0,57), соотношение хрома и фосфора получается больше, чем 4,0:1, и в структуре чугуна появляется ледебуритный цементит, резко ухудшающий обрабатываемость,Пределы содерания молибдена в предлагаемом чугуне (0,5 - 2,07) при вьщерживании соотношения молибдена и фосфора 2,5:1 - 4,0:1 обеспечивают преимущественное легирование фосфидной эвтектики и повышение ее теплостойкости, а также легирование матрицы. При содержании молибдена ниже 0,57, даже при содержании фосфора на нижнем пределе (0,27), соотношение молибдена и фосфора получается меньше, чем 2,5:1, и содержаниемолибдена в фосфидной эвтектике, как показал микрорентгеноспектральный анализ, не обеспечивает ее высокую теплостойкость. Увеличивать содержание молибдена свыше 2,07 и соотноше ния молибдена и фосфора свыше 4,0:1 неэффективно и не дает заметного улучшения свойства чугуна.Однако сочетание высокой тепло- стойкости с хорошей обрабатываемостью достигается только при выбранных пределах содержания всех этих элементов и отношении содержания хрома и молибдена к фосфору.Для оценки теплостойкости (стабильности твердости при на реве до 600 С) и обрабатываемости предлагаемого и известного чугунов, отливают седла клапанов, на которых проводят исследования.20Чугуны составов 1 - 3 имеют предлагаемый химический состав с содержанием элементов на верхнем, среднем и нижнем уровнях и соотношение хрома и фосфора, молибдена и фосфора в предлагаемых пределах, Структура металлической основы этих чугунов состоит из троостита и мелких включений фосфидной эвтектики (изолированных или в виде разорванной сетки) З 0 типа ф 5 (с цементитной пластиной).Чугуны составов 4 и 5 имеют предлагаемый химический состав с отношением хрома и молибдена к фосфору ниже или выше предлагаемого. Структура их 35 отличается наличием фосфидной эвтектики типа Ф 4 (беэ цементитной пластины в чугуне состава 5 при соотношении Сг:Р=2:1), либо наличием ледебуритно- го цемейтита (в чугуне) состава 4 40 при соотношении Сг:Р.=4,3:1).Чугуны составов 6 и 7. имеют химический состав за пределами предлагаемых значений. В чугуне состава 6 от 45 дельные мелкие включения фосфидной эвтектики типа Ф 4 (без цементитной пластины), а в чугуне состававключения фосфидной эвтектики типа Ф 5,(с цементитной пластиной) в виде50 сплошной сетки. Известный чугун отличается тем,что в его металлической основе имеется большое количество крупных включений фосфидной эвтектики типа ФЗв виде плотной сплошной сетки,В табл, 2 сведены результаты оценки -еплостойкости чугунов, которуюоценивают снижением твердости принагреве седел клапанов до 600 С (в 7от исходной) и обрабатываемости,выраженной в количестве обточенныхдеталей до затупления режущей пластины инструмента.Из табл 2 видно, что предлагаемый чугун (составы 1 - 3) обладаетоптимальным сочетанием высокой теплостойкости и хорошей обрабатываемости, бизкой к обрабатываемости известного чугуна.За пределами предлагаемого состава чугуна и соотношений Сг/Р и Ио/Р.чугун либо обладает низкой теплостой-.костью, либо имеет плохую обрабатываемость,Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, фосфор, никель, кальций, алюминий, серу и железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения его теплостойкости при сохранении обрабатываемости лезвийным инструментом, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.Х:Углерод 3,0-4,0 Кремний 2,0-3,0 Марганец 0,3-0,8 Хром 0,5-2,0 Молибден 0,5-2,0 Ванадий 0,05-.0,15 Фосфор 0,2-0,5 Никель 0,3-1,5 Кальций 0,01-0,03Алюминий 0,01-0,05 Сера 0,03-0,1 Железо Остальное при этом, соотношение содержания хрома к фосфору и молибдена к фосфору составляет 2,5:1-4,0:1.мЮло Юло олЮ сЧ О Ю Юло 4 Ю л оМЮлЮ олЮ ЮлЮ ЮлЮ мОл мЮлЮ ОЭ о л ООл ц Ю ол лО лЮ ц 1 м л Ю)х о х х ф ф а о Щ а Э Ц х л ф х ц " е о х офх оин ах э н н о ьХ о х 03 о у фл ф1х цео хохиоиахиц б е х х ф х З Ф 2 1 х х Э х А х х а Э Ф 01е хйх фх оРф х2 охМ Цф олохн фо цо хо фан ф х Р 1 ,б е н о х х х е о х Н ф а Ы ф1261968 Таблица 2 Состав чугуна Твердость НЙС при 20 С Твердость ННС при 600 С Стойкость Снижение твердости, 3 Средняя Средняя Пределы Пределы Предлагаемый1 38 28 45 43 24 42 24 40 33 30 48 22 42 46 23 32 26 35-42 38 Известный 220-270 26 10-1 2 25-28 Составитель Н.Шепитько Редактор И.Дербак Техред Л.Сердюкова, Корректор О.Луговая,Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная, 4 40-48 38-45 35-42 43-48 40-45 40-45 26-30 23-27 22-26 28-32 20-25 21-26 25-27 Тираж 567 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5инструмента при обточке (количество обрабатываемых деталей до затупления инструмента) 230-260 220-250 250-270 100-130 200-250 200-230 160-90