Серый чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 3(51) С 22 С 37/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ доводки,молибден,содержаи сурьму,компонен 2,2-3,3 2,2-3,2 0,5-1,2 0,3-0,8 О, 1-0,9 0,03-0,20 0,02-0,10Остальное щ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный заочный политехнический институт(56) 1. Авторское свидетельство СССР М 590359, кл. С 22 С 37/10, 1977.2, Авторское свидетельство СССР Р 834196, кл. С 22 С 37/00, 1981.(54)(57) СЕРЫИ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкос 801108123 д ти и стабильности чистоты он дополнительно содержит кальций и металл из группы щей редкоземельные металл при следующем соотношении тов, мас.ЪУглеродКремнийМарганецТитанМолибденКальцийМеталл из группы, содержащейредкоземельныеметаллы и сурьмуЖелезоИзобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серогочугуна, предназначенного для работыв механизмах трения и изготовленияпритиров.Известен серый чугун 13 следующего химического состава, мас.Ъ:Углерод 3,2-4,5Кремний 1,6-2,2Марганец О, 5-1,2Титан 0,16-0, 20Цирконий О, 16-0, 25Железо ОстальноеВ качестве примесей чугун содержит, мас,Ъ: хром до 0,1; никель до0,1; фосфор до 0,2 и серу до О, 12.Твердость чугуна 170-195 НВ, а предел прочности при растяжении составляет 147-215 МПа, Известный чугун характеризуется низкой износостойкостью и крупнозернистой структурой вотливках. Отливки из этого чугунаимеют неоднородную структуру, чтоснижает шаржируемость, износостойкость и затрудняет использование егона чистовых доводочных операциях приизготовлении притиров, деталей подшипников скольжения,Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является серый чугун,рекомендованный для изготовленияпритиров,применяемых на получистовыхдоводочных операциях концевых мердлины, содержащий, мас,Ъ:Углерод 2,12-2,8Кр емний 2,18-3535Марганец О, 56-1, 29Титан 0,4-0,8Железо ОстальноеВ качестве технологических примесей известный чугун может содержать серу и ФосФор (0,09 мас,Ъ каждого элемента).Чугун имеет следующие свойства,Твердость чугуна в отливках составляет 157-197 НВПритиры иэ этого 45чугуна имеют хорошую шаржируемостьпри использовании микропорошков свеличиной микрозерна 5-7 мкм, Микроструктура чугуна феррито-перлитнаяс равномерно распределенными обособленными карбидами и пластинчатымграфитом. Твердые участки собственных карбидов титана в металлическойоснове создают каркас, окружающиймягкие участки. Предел прочности прирастяжении до 260 МПа 2). 30 Однако при использовании известного чугуна отмечаются низкая динамическая прочность и высокая скорость изнашивания при увеличении удельных 60 давлений до 5 МПа и повышении скорости скольжения до 20 м/с, Отмечается также необходимость частого шаржирования притиров при изготовлении их из известного чугуна, что сни-у жает стабильность эксплуатационныхсвойств,Цель изобретения - повышение износостойкости и стабильности чистотыдоводокУказанная цель достигается тем,что серый чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, титан и железо,дополнительно содержит молибден, кальций и металл из группы, содержащейредкоземельные металлы и сурьму, приследующем соотношении компонентов,мас.Ъ:Углерод 2,2-3,3Кремний 2,2-3, 2Марганец 0,5-1,2Титан 0,3-0,8Молибден 0,1-0,9Кальций 0,03-0,2Металл из группы, содержащейредкоземельныеметаллы и сурьму 0,02-0, 1Железо Ост ал ьн оеВ качестве примесей чугун содержит серу в количестве до 0,02 мас,Ъи фосфор в количестве до 0,2 мас.Ъ.Указанные концентрационные интервалы компонентов, дополнительно введенных в чугун, выбраны по следующим причинам.Молибден при концентрации О, 10,9 мас,Ъ упрочняет металлическуюоснову, снижает износ отливок и повышает их динамическую прочность.При концентрации молибдена до0,1 мас.Ъ влияние сказывается незначительно, а при концентрации более0,9 мас.Ъ значительно повышаетсятвердость и снижается динамическаяпрочность отливок.Кальций при минимальной концентрации 0,03 мас,Ъ очищает границы зерен сплава при кристаллизации, способствуя равномерности свойств чугуна в отливках, При концентрации кальция более 0,2 мас,Ъ отмечается снижение износостойкости, хотя динамическая прочность остается на высокомуровне. Он способствует уменьшениюотбела в отливках.Редкоземельные металлы и сурьмавыбраны как эффективные микролегирующие добавки, способствующие перлитизации металлической основы, оказывающие влияние как модифицирующие элементы, Минимальная (0,02 мас.Ъ) концентрация их обеспечивает перлитизацию тонкостенных отливок, а максимальная (О, 1 мас.Ъ) - может быть рекомендована для отливок с толщинойстенок более 40 мм.Фосфор в указанных пределах содержится как обычная технологическаяпримесь, а содержание серы должнобыть ограничено концентрацией0,02 мас,Ъ, выше которой увеличива1108123 Таблица 1 Компоненты Содержание компонентов в чугунах, мас.Ъ извест номпредлагаемом ЗГЗ 2 к 2 2,7 2,7 3,3 2,2 2,7 2,2 2,7 УглеродКремнийМарганецТитанМолибденКальций 26 2,2 3,2 2,6 2,6 2,2 Зк 2 3,2 3,2 0,8 0,7 0,8 0,8 1,2 Оф 5 Ов 7 1,2 0,5 0,3 Ок 5 0,8 0,5 О,8 0,3 Ок 5 0,3 0,5 0,1 0,5 Ою 5 Ою 9 Ою 1 Ог 5 0,9 0,1 Оф 2 ОБОЗ Оф 2 Оф 2 ОБОЗ 0,1 0,03 0,1 Редкоземельныеметаллы Ок 05 Ок 05 0,1 0,02 0,05 0,02 Ог 02 Ок 05 Ог 1 СурьмаСера Оф 09 0,02 0,1 0,02 02 Ое 07 0,1 0,2 0,1 0,2 фосфор 0,07 0,05 0,1 П р и м е ч а н и е : Содержание железа во всех сплавах до 100,ется значительно угар титана и других химически активных металлов.Для определения динамической прочности и износостойкости были выплавлены сплавы, содержание компонентов в которых приведены в табл. 1.5Чугун выплавляют в открытых индукционных печах с тиглями 150 кг и использованием шихты на основе литейных чугунов марок ЛК 2 и ЛКЗ в количестве 55,0-73,6 мас,Ъ от металлозавалки, стального лома и возврата прессового цеха в количестве 17-38, ферросплавов 5,4-9,5 и кар - бюризатора 0,3-1,2 мас.Ъ от металлозавалки, 15Для рафинирования жидкого чугуна применяют кальцинированную соду и известь, а для модифицирования - комплексные сплавы на основе редкоземельных металлов или сурьму. Перед ра- р финированием чугун перегревают до 1773-1823 К с последующим охлаждением до 1703-1723 К модифицированием расплава и разливкой в сухие песчаные формы открытым способом при температуре 1593-1633 К. КоэФфициенты усвоения элементов из ферросплавов и комплексных сплавов составляют, мас.Ъ: молибден 87-96 у сурьма 72-81; редкоземельные металлы 66-78 и кальций 55-64.Разливку чугуна по литейным формам проводят немедленно после процесса модифицирования.В табл. 2 приведены данные о механических свойствах и износостойкости исследованных чугунов в отливках, полученных на технологических пробах и стандартных образцах. Эксплуатационная стойкость, стабильность,чистоты доводки и чувствительность к шаржированию определены в производственных условиях при эксплуатации притиров с использованием зерен абразива величиной 5- 7 мкм на операциях доводки концевых мер,цлины и могут характеризовать стабильность доводочных свойств известного и предлагаемого чугунов.Использование предлагаемого чугуна для изготовления деталей для узлов трения и притиров по доводке концевых мер длины позволит повысить надежность и долговечность их эксплуатации.Ожидаемый годовой экономический эффект составляет 12,5-28 руб. на тонну годного литья.108123 Т а б л и щ а 2 Наименование показателей Свойства чугунов в отливках известногооб 7 8 9 Предел прочности прирастяжении,МПа 256 332 Динамическаяпрочность,МДж/м 0,32 0,67 127 124 ЮФ 119 128 125 112 100 116 93 96 85 Износ при торцовом трении со скоростью 20 м/с,мг/гс 112 80 72 74 76 7.6 88 90 64 57 72 59 Эксплуатационная стойкость, ч 72 108 130 Составитель А,ШепитькоРедактор Л.Авраменко Техред С, Мигунова Корректор А.Ильин Заказ 5841/19 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб, д, 4/5 Филиал ППППатент, г,. Ужгород, ул. Проектная, 4 Чувствительность к шаржированию микропорсыками, Ъ Стабильность чистоты доводки после 50 ч эксплуатации,Ъ Износ при трении скольжением при удельном давлении 5 ИПа, мг/км предлагаемого1 1 1 1 1 356 368 314 348 362 312 345 0,72 0,84 0,61 0,69 0,78 0,57 0,71 156 118 144 162 106 138