Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 5 П 5 С 22 СЗ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕ АВТО Р С КОМУ С ТЕЛЬС и В.Г.Сако СССР1988.СССР970,мЕталлургии и ла т осомарганца влияние й состав- ранения угувуют ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетел ьствоМ 1108124, кл, С 22 С 37/00Авторское свидетельствМ 377393, кл, С 22 С 37/00,(57) Изобретение относится Изобретение относится к об с и металлургии, в частности к разработке составов чугуна для производства машиностроительных деталей.Цель изобретения - повышение изн стойкости и задироустойчивости,Изобретение иллюстрируется примерами конкретного применения, Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.Содержание углерода в предлагаемом чугуне выбрано несколько выше, чем в обычном сером чугуне, Это сделано для облегчения технологии его выплавки, повышения литейных свойств. При этом отрицательное влияние повышенного содержания углерода исключено благодаря шаровидной форме включений графита,Как известно, кремний оказывает значительное влияние на структуру и механические свойства чугуна.Верхний предел содержания коемния в предлагаемом чугуне ограничен необходимостью предотвращения появления хрупкоможет быть использовано при производстве машиностроительных деталей, Цель изобретения - повышение износостойкости и задироустойчивости. Чугун содержит, мас.0: С 3-4,0; 5 1,8 - 3,5; Мп 0,4-0,9 Со 0,3-2,0; М 0,5-4,0; Сг 0,3 - 2,0; М 9 0,01-0,08; Се 0,01 - 0,06; В 0,003 - 0,004 и Ре - остальное, Дополнительный ввод в состав чугуна В, а также выбор в нем соотношения С:В = =-900 - 1100 и 0,6" 5/С 0,9 позволили повысить износостойкость в 1,08-1,36 раза и задироустойчивость в 1,15-1,25 раза, 1 табл. сти чугуна, нижний - достаточным минимальным эффектом графитообразующегокомпонента. Для получения наилучшихсвойств в предлагаемом чугуне содержаниеуглерода и кремния взаимоувязаны неравенством 0,6 Я Я/С0,9,При соотношении содержания Я/С менее 0,6 чугун склонен к повышенному образованию усадочных раковин и имеет местоянденция к отбеливанию; при соотношении содержания Б/С более 0,9 наблюдается явление, называемое флотациейграфитачто резко снижает его свойства,Нижний предел содержаниявыбран для того, чтобы ослабитькромки на образование ферритноляющей структуры, а также уствредного влияния серы путем связыванияее в сульфиды.Верхний предел содержания марганцавыбран для сохранения минимально необходимого уровня пластических свойс 1 в иударной вязкости чугуна.Медь и никель, входящие в состав цна в предлагаемых пределах. способстграфитиэации и препятствуют отбеливанию чугуна, повышают прокаливае мость метал. лической матрицы при его термической обработке.Влияние этих элементов на структуру и свойства чугуна идентичны, однако различны по инициативности.Минимальное содержание их ограничено, соответственно составляет О 3 и 0,5), или в сумме 0,80 . Это обусловлено тем, что при суммарном содержании этих компонен - тов ниже 0,80 ухудшактся антифрикцион. ные свойства чугуна. Верхнее содержание меди ограничено 2%, так как количество выше этого содержания меди препятствует образованию шаровидного графита,Увеличение содержания никеля сверх 40 приводит при упрочняющей термообработке к смешанной структуре металлической матрицы (перлит, троостит, бейнит), что неблагоприятно сказывается на пластических и вязких свойствах, снижает износостойкость чугуна,Содержание хрома ограничено в связи с его антиграфитизирующим влиянием, а его нижний предел - минимально необходимым количеством для получения упрочняющего эффекта.Магний и церий использовачы как сфероидизаторы, Эффект этих элементов имеет место при их остаточном соцеркании в чугуне не менее соответственно 0,03 и 0,02 В противном случае шаровидная форма графита образуется лишь частично,В то же время излишнее содержание этих элементов приводит сначала к образованию цементита, а затем, в процессе термообработки, - пластинчатого графита. Поэтому остаточное содержание не должно превосходить 0,08 и 0,06% соответственно,Бор в чугуне со свободным графитом содержится, в основном, в металлической матрице, представляющей собой для предлагаемого состава чугуна эвтектоидную сталь в общем случае перлитной структуры, Как показывают результаты многочисленных исследований, бор, Обогащая межкристаллитный слой аустенита и уменьшая разность свободных энергий у- и а-фаз, затрудняет образование зародыша критического размера, что увеличивает устойчивость аустенита и повышает прокаливаемость. Указанный эффект Обеспечивается только тем бором, который растворен в железе,Теоретические расчеты и результаты практических исследований показывают, что бор, как и углерод, образует с железом твердый раствор внедрения при следующей степени сродства; на 200-250 атомов,:одержащихся в твердом растворе, приходится 1 атом бора, Остальной бор, образуя химическое соединение с железом РепВп (состав точно не установлен), не только не 5 оказывает положительного влияния, но способствует появлению отрицательного эффекта, С учетом атомных масс бора и углерода, а также распределение последнего между металлической матрицей и графи том, соотношение содержания углерода ибора в чугуне принято С/В = 900 - 1100,Для исследования свойств предлагаемого чугуна были выплавлены три плавки по15 160 мг каждая (на нижнем, среднем и верхнем содержании компонентов) (данные втаблице опытной проверки состава чугуна),Технология выплавки, легирования и модифицирования ничем не отличалась от обыч 20 ной, принятой в практике литейногопроизводства:Металл заливали в песчаные формы; были Отлиты заготОвки под штампы хОлОднОЙвытяжки Р 250 - 450 мм; Ь =- 100 - 500 мм, мак 25 симальная толщина стенки 200 мм.Заготовки подвергались упрочняющейтермической обработке (закалка + высокийотпуск),Исследования износостойкости и стой 30 кости против задиров проводили на образцах, вырезанных из заготовок. Износостойкость и сопротивление задиру определяли по известной методике на машинетрения,35 Как следует из таблицы дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна боРа ПОЗВОЛИЛ ПОВЫСИТЬ ИЗНОСОСтОйКОСтЬ В1,08-1,36 раза и задироустойчивость в 1,151,25 раза,40Формула изобретенияЧугун преимущественно для штамповглубокой вытяжки, содержащий углерод, 45 фемний, марганец, медь, никель, хром, магний, церий и железо, о тл и ча ю щи й с я тем, что,с целью повышения износостойкости и задироустойчивости. Он дополнительно содержит бор при следующем соотно шении компонентов, мас, ;Углерод 3 - 4,0Кремний 1,8-3,5Марганец 0,4-0,9 Медь 0,3-2,0 55 Никель 0,5-4,0Хром 0,3-2,0 Магний 0,01-0,08 Церий 0,01-0,06 Бор 0,003 - 0,004 Железо Остальное1696560 да удовлетворяет неравенству 0,6Я 1 С:-0,9. при этом соотношение С/В = 900-1100, а соотношение содержания кремния и углероСодержание элементов, Ф Чугун Мп Сг М Сг Се 1 23 0,42 О, 055 О, 015 Предла гаемый1 3,31 2,98 0,68 1,8 3,2 Продолжение таблицы Соотноще- Износоние С/В стойкостьИ, мг/100 г СтойкостьпротивзадировР, МПа Чугун А 1 Мо 10 11 2 3 14 15 16 тиг 0,25 0,81 Осталь- ное 32,2 3624 Известный Предлагаемый1 0,003029,8 0,0035 23,6 0,00404270 4210 0,004 0,003 27,1 26,4195 Составитель Н.КосторнойТехред М.Моргентал КоРРектоР И,Муска Редактор Е.Папп Заказ 4281 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб.; 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Известный 3,8 2,15 105 0,4 3,0 1,8 0,4 0,3 О,Б 3,6 2,7 0,5 0,9 3,0.4 0 3,5 О 9 2 О 4 0 361 26082 113 19 ОстальноеОсталь-028ноеОстальноеОстальноеОстальное 3,3 0,31 0 01 1,2 0,05 0,04 20 008 О 06 1,31 0,02 0,05 1,6 Б 0,06 0,03