Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТ ИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК М 59 С 22 С 37 10 ЗОБРЕ ЕТЕЛЬСТВУ Н(21 3 (22) 13 (46) 07 щ и й с я тем, что, с целью улучшения механических свойств, повышенияизносостойкости н снижения отбела,он дополнительно содержит хром,медь и редкоземельные элементы приследующем, соотношении компонентов,мас.В; 0,02-0,03 Остальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР00 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ К АВТОРСКОМУ СВ 585770/22-02(72) Е.И.Шитов, С.Н.Леках, И.И.ЖукОвский, А.Г.Слуцкий и Л.Л.Счислено (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамеии политехнический институт.(56) 1. Авторское свидетельство ССС В 521342, кл, С 22 С 37/00, 1976.2. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3253210,кл. С 22 С 37/10 19.11.81,(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, молибден и железо, о т л и ч а ю -углеродКремниймарганеСераСурьмаИолибдеХромМедьРедкозеэлементЖелезо 3,0-3,4 1,6-3,0 0,005-0,04 0,08-0,10 0,05-0,14 0,10-0,40 0,10-0,80 0,30-0,80Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун Г 21, содержащий, мас.%:Углерод .3,0-3,4Кремний 1,6-2,2Марганец 0,005-0,04Сера 0,08-0,10Сурьма 0,05-0,14Молибден 0,1-0,4Железо . ОстальноеОднако известный чугун вследствие комплексного легирования металлической матрицы кремнием, сурьмой, молибденом имеет неудовлетворительные механические свойства, износостойкость и склонен к отбелу. Это в первую очередь связано с недостаточной степенью легирования металлической основы и неравномерным распределением графика в структуре.Целью изобретения является улучшение механических свойств, повышение 40 износостойкости и снижение отбела.Укаэанная цель достигается тем, что.чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, молибден, дополнительно содержит хром, 45 медь и редкоземельные элементы при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:УглеродКремний 50МарганецСераСурьмаМолибденХром 25 3,0-3,41,6-3,00,005-0,040,08-0,10,05-0,140,1-040,1"0,8 Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, обладающих высокими механическими свойствами, иэносостойкостью и затвердевающих с частичным отбелом. 5Известен чугун. Г 1 ),содержащий, мас.Ъ:Углерод 2,5-3,5Кремний/ 1,5 "2,5Марганец 0,4-0,9 10Сера 0,23-0,9Фосфор 0,23-1,0Железо ОстальноеНедостатками данного чугуна являются недостаточные механические свой ства, износостойкость и высокая склонность к отбелу. Медь 0,3-0,8 РЗМ 0,02-0,035 Железо Остальное Наличие в составе чугуна в предлагаемых пределах хрома, меди и РЗМ приводит к повышению твердости металлической основы и ее структурных составляющих. Механические свойства материала повышаются путем измельчения зерна при первичной кристаллизации. Измельчение эвтектического зерна приводит к равномерному распределению графита в структуре. Размеры графитных включений находятся в пределах 60-120 мкм. Характер распределения графита в структуре препятствует адгеэионному взаимодействию контактируемых поверхностей, Комплексное влияние дополнительно вводимых элементов в состав чугуна приводит к повы.шению износостойкости материала.Для исследования свойств чугуна предлагаемого состава выявляют пять составов, содержащих ингредиенты на уровнях: нижнем, среднем, верхнем, ниже нижнего и выше верхнего. Содержание железа при этом составляет дополнительно до 100 в каждом сплаве, Для сравнительных испытаний используют известный чугун со средним содержанием легирующих элементов. Чугуны плавят в тигельной индукцион- ной печи с кислой футеровкой. В качестве шихты для получения чугуна с низким содержанием марганца используют высокоуглеродистые металлизованные окатыши, Ферросплавы кремния, молибдена, хрома. Кристаллическую сурьму, электролитическую медь и РЗМ вводят в жидкий металл перед разливкой. Образцы для изучения структуры и свойств материала отли- вают в сухую песчаную форму. Испытания,.на износ проводят на машине трения типа МТв условиях сухого трения скольжения в паре с улучшенной сталью 45 твердостью 48 НРс при нагрузке 10 кг/см 2 и скорости скольжения 2,0 м/с. Износостойкость оценивают весовым методом. Склонность к отбелу оценивают в мм на клиновой пробе со сквозной щелью.Химические составы чугунов и результаты исследований представлены и таблице.1090751 Содержание компонентов в чугуне,мас,С Я 1 Мп 8 ВЬИо , Ог Уровеньсодержанияингредиентов Чугун 0,250,1 0,1 2,2 . 0,02 0,08 0,1 Средний 3,2 ИзвестныйПредлагаемый 3,0 Нижний 0,25 .0,4 0,4 0,8 3,243,4 Средний Верхний Ниженижнего 0,08 0,07 3,01,6 0,005 0,08 0,03 Вышеверхнего 3,4 0,05 0,9 Продолжение таблицыФ,У ВОтноситель- Отбел,ная иэносо- ммстойкость Содержание компоМеханические нентов в чугуне,свойства масВ 6 р, МПа Чугун вМпа Сц РЗМ Н 221 490 ИзвестныйПредлагаемый 5 245,02 5 5 55 6 Как видно иэ таблицы, дополнительный ввод хрома, медй и РЗМ существенно повЬддает механические свой" ства материала, его износостойкость и снижает склонность сплава к отбелу При этом материал обладает удовлетворительной твердостью, позволяющей производить механическую обработку отливок, не изменяя технологического процесса. Структура предлагаемого чугуна перлитная, графит пластинчатый средних размерЬв, равномерно расположенный в структуре, свободных карбидов в металлическОй матрице не более 2. Пределы содержания элементов ус новлены исходя из получения наиболее благоприятного сочетания механ ческих свойств, износостойкости и склонности материалак отбелу. Ниж ний предел по содержанию углерода 3,0 и кремния 1,6 обеспечивает п 1,6 0,005 0,08 0,052,20,02 0,10 О,13,0 0,04 0,09 0,14 3,0 0,040,09 0,16 лучение металлической основы безвключений эвтектического ледебурита,верхний 3,4 и 3,0 соответственноограничен получением металлическойосновы без включений эвтектическоголедебурита, верхний 3,4 и 3,0 соответственно.ограничен получениемперлитной структуры с содержаниемферрита не более 2,0. Содержаниесурьмы Э (0,05-0,14), молибдена(0,3-0,8) выбирается иэ условиймаксимальногб упрочнения металлической основы. Увеличение концентрациисурьмы, молибдена и хрома выше выбравных -пределов повышает склонностьчугуна к отбелу. Ввод 0,02-0,035РЗМ обеспечивает получение отливокбез отбела. Оптимальный состав сплава содержит, : углерод 3,2, кремний 2,2, марганец 0,02, сера 0,09,сурьма 0,1., молибден 0,25, хром 0,4,медь 0,5 и РЗМ 0,03.Заказ 3019/25 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Технология получения предлагаемого сплава заключается в расплавлении висоноуглеродистых металлизованных окатышей, легирование расплава ферросплавами кремния (75%),молибдена 45 Мо ), хрома (60 Сг), введение ,в жидкий расплав кристалпической сурьмы, электролитической меди и РЗМ.Величина добавок рассчитывается исходя из,среднего уровня усвоения кремния, меди и сурьмы и РЗМ на уров-О не 85-95, молибдена и хрома на уровне 75-85,Предлагаемый чугун целесообразно использовать для изготовления тормозных барабанов большегрузных автомобилей, что позволит эа счет повышения их долговечности увеличить срок службы узла в целом. Экономический эффект от внедрения изобретения со" ставит 120 тыс.руб.