Чугун для отливок

(9) ) 1419 5 С 22 С 37 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ: ВТОРС СВИДЕТЕЛЬСТВ гате оопе атив "ВиЮ.ГолубеД,Краля литейном именение(54) ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВОК(57) Изобретение относится кпроизводству и может найти пр Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна, применяемых для изготовления отливок ответственного назначения, например втулок цилиндров, гильз и других износостойких деталей.Цель изобретения - стабилизация твердости по сечению отливок и улучшение их об рабаты ваемости.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим,Дополнительное введение в состав чугуна циркония в количестве 0,01 - 0,03 способствует иэмельчению графитовых включений и получению однородной перлитной структуры, Особенно эффективно действие циркония проявляется при совместном его вводе с элементами-модификаторами (редкоземельными металлами, кальцием и барием). При вводе менее 0,01 ь циркония в чугун при нижнем содержании в машиностроении, Цель изобретения - стабилизация твердости по сечению отливок и улучшение их обрабатываемости, Состав чугуна, предназначенный для изготовления втулок цилиндров, содержит, мас.,ь: углерод 2,9-3,3; кремний 1,5-2; марганец 0,85- 1,25; хром 0,4-0,6; никель 1,1-1,5; молибден 0,4-0,6; медь 0,25-0,45; титан 0,01-0,15; ванадий 0,001-0,05; кальций 0,005-0,05; барий 0,005-0,05; редкоземельные металлы 0,001- 0,01; азот 0,005-0,01; цирконий 0,01-0,03; се. лен 0,005-0,01; железо остальное. Дополнительный ввод 2 г и Се в чугун предлагаемого состава позволяет стабилизировать твердость по сечению отливки и улучшить их обрабатываемость, 2 табл. составе кальция и бария 0,005 6 и редкоземельных металлов 0,001) его действие на измельчение графитовых включений не проявляется. Ввод более 0,03циркония при наличии в составе на верхнем пределе сильнокарбидообразующих элементов, таких как РЗМ (0,01), хрома (0,6), марганца т 1,25), ванадия (0,050/), приводит к образованию отдельных труднорастворимых включений цементита, что вызывает неоднородность структуры чугуна. )(1 змельчение графитовых включений в структуре чугуна и получение однородной перлитной структуры по длине отливки способствует получению прочного качественного хромистого покрытия.Ввод селена в состав чугуна в количестве 0,005 - 0,010 совместно с кальцием и барием способствует получению однородной структуры чугуна, устранению образования первичных включений цементита, что оказывает благоприятное влияние на улуч 1691419УглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденМедьТитанВанадийКальций шение обрабатываемости втулок цилиндров.При вводе в чугун селена при наличии активных элементов, таких как кальций и редкоземельные металлы, образуются включения глобулярной формы типа оксиселенидов, которые являются источником появления на режущей кромке обрабатывающего инструмента защитной пленки, выполняющей роль сухой смазки. При содержании в составе менее 0,005% селена и нижнем пределе кальция 0,005% и РЗМ 0,001% его действие на получение однородной структуры с образованием круглой формы оксиселенидов не проявляется, Ввод более 0,01% селена сопровождается появлением крупных графитовых включений, что приводит к ухудшению сцепления хромистого покрытия с матрицей чугуна.Наличие в составе чугуна модифицирующих элементов - кальция, бария, РЗМ и азота, совместНо с присадками циркония и селена способствует получению мелкозернистой структуры по всей длине отливки, измельчению графита, При содержании в составе менее 0,005% кальция, менее 0,005% бария, менее 0,001% РЗМ и менее 0,005% азота действие их как элементов- модификаторов малоэффективно, Ввод более 0,05% кальция, более 005% бария, более 0,01% РЗМ и более 0,01% азота при верхнем содержании карбидообразующих элементов (марганца, хрома, ванадия, циркония) вызывает образование в структуре чугуна отдельных включений труднорастворимых карбидов, способствующих получению неоднородной перлитной структуры по длине отливки,Ввод в состав легирующих элементов (марганца, хрома, никеля, молибдена, меди, титана, ванадия) способствует повышению прочностных характеристик чугуна и получению перлитной структуры. При наличии в составе менее 0,4% хрома, менее 1,1% никеля, менее 0,4% молибдена, менее 0,25% меди, мене 0,01% титана, менее 0,001 % ванадия при верхнем содержании графитизирующих элементов (углерода, кремния, кальция) в составе структуры чугуна появляются значительные участки феррита. Ввод в состав более 1,25% марганца,более 0,6% хрома, более 1,5% никеля, более 0,6% молибдена, более 0,45% меди, более 0,15% титана, более 0,05% ванадия способствует получению отливки с отбелом,Наличие в составе незначительного количества углерода (2,9 -3,3%) и кремния (1.5 - 2%) как графитизирующих элементов способствует получению перлитной структурыбез включений цементита,5 10 15 20 25 30 35 40 В табл, 1 приведены составы чугуна.Необходимый состав чугуна получают путем выплавки в индукционной печи исходного чугуна, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, никель, последующего ввода в него редкоземельной лигатуры ФСЗОРЗМЗО (с содержанием 30% РЗМ), силикокальция СК 25 (с содержанием кальция 25%), силикобария СБ 15 (с содержанием бария 14,5%) и дополнительного ввода в ковш для оптимизации состава чугуна необходимого количества селена в виде желеэоселеновой лигатуры (ТУ 6- 01-25-10-77) и легирующих элементов в виде ферросплавов(марганца, хрома, никеля, молибдена,меди, титана, ванадия, циркония), Затем проводят в ковше продувку азотом выплавленного чугуна,Из приготовленного состава чугуна отливают трефовидные пробы для испытания и втулки цилиндров длиной 1000 мм, диаметром 220 мм, На внутренние поверхности втулок цилиндров наносят хромистые покрытия гальваническим путем. Из втулок вырезают образцы, определяют их структуру и качество хромистого покрытия,В табл,2 приведены результаты испытаний,Механические свойства предлагаемого состава чугуна, испытанного на образцах, вырезанных из втулок цилиндров, следующие: предел прочности при растяжении 340 - 390 МПа; твердость 220 - 240 НВ.Как следует иэ данных табл, 1 и 2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна циркония и селена позволяет получить равномерную твердость по сечению отливок и улучшить их обрабатываемость.Формула изобретения Чугун для отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, титан, ванадий, кальций, барий, редкоземельные элементы, азот и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью стабилизации твердости по сечению отли- вок и улучшения их обрабатываемости, он дополнительно содержит цирконий и селен при следующем соотношении комйонентов, мас,%;1691419 г,0,01 - 0,030,005 - 0,01 Остальное ЦирконийСеленЖелезо Барий 0,005 - 0,05 Редкоземельные элементы 0,001 - 0,01 Азот 0,005 - 0,01 Таблица 1 Химическ 111"1 состав чугуна, 4 Чугун 1Я 1 Мп СгЯИо Сц Т 1 Ч Предлагаемый1 0 4 0 45 0 01 0 05 0,85 0,6 2,0 2,9 0,5 0,35 Э,05 0,025 0,6 0,25 О,5 0,00 0,8 0,25 0,03 0,055 2 3,15 3 3,3 Известный 3,6 1,7 1,5 2,4 1,0 0,5 1,25 0,4 0,8 0,2 1,3 1,5 0,8/ 1 Пролг)лжение табл,Химический состав чугуна,Чугун Са Ва РЗг( М 2 тз Бе Те Презла гаемый1 0,005 0,05 0,001 0,005 0,01 0,01 Остальное 110,02 0,007 0 03 0,005 0,07 0,01 0,01 2 0,025 0,025 0,0053 0,05 0,005 0,01Известный0,03 0,025 0,025 В составе по авт.св. Ю 1336594 дополнительно солержитсят 0,01; алюмиий 0,02; олово 0,05; магний 0,05; сурьма 0,05; кооальт бор 0,01; натрий 0,005. Таблица 2 т Пехяническиа саойстеа чугуна Чугун Несто исследования отлиехи Нмкроструктура чугуна Обрабатмааеиость резанием а --- бО,ППа а" 2Нб Прерпа гаеммй1 Начало Перпитмая; П(ФО), ПГ 4,ПГ 6, ПГр 1, ПГд 90Перлмтная: П 96 (Ф 4), ПГ 6,ПГр 1, йгд 100Перлитная: П(ФО), ПГ 4,ПГ 6 ПГр 1, ПГц 90йерлитмая: 66(Ф 4), ПГ 6,ПГр 1, ПГд 180Перлитмая: П(00), ПГ 4,йГ 6 ПНр 1 ПГр 90Перлитнал; П 96(Ф 4), ПГ 6,ПГр 1, ПГр 100йерлитно-ценентнтная:П(ФО), Ц 10, ВГ, ВГПерлитно-цементитная:П(ФО), Ц 10, ВГ 2, ВГР 2 Зоб 227 Отсутстеует износ резца Середина 323 0,0 22 ч После обработки 1 О отм"еок Начало 229 400 1,0 То ие Серелина ЗЭО 227 и Начало 400 1,0 229 и 227 Середина 0,8 390 н Нзеестммй Начало 330 0,1 300 и 0,1 Середина ЗаО 209 и Составитель Н.КосторныйТехред М,Моргентал Корректор М.Шароши Редактор М.Петрова Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 3908 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5