Чугун

) С 22 С 37/1 О ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ КА СКОМУ ЬСТ И(57) Изобретенилургии,а именно носится коставам чу я юРЩЪЮ юа Ье 4 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Брянский институт транспортногмашиностроения(56) Авторское свидетельство СССРй 549496, кл. С 22 С 37/00, 1977.Авторское свидетельство СССРй 1077946, кл. С 22 С 37/10, 19 Изобретение относится к металлургии, а именно к чУгунам, и может быть использовано для получения отливок массивных сечений с повышенными механическими свойствами и иэносостойкостью, применяемых для изготовления деталей, работающих в ус- ловиях повышенных нагрузок и износа трением, в частности для втулок дизельных двигателей внутреннего сгорания большой мощности, деталей металлорежущих станковИзвестен чугун, содержащий, мас.Ф: углерод 3,0-3,8; бор 0,005"0,1 кремний 1,6-3,0; фосфор О,1-0,5; марганец 0,4-1,0; титан 0,02-0,3; хром 0,45-1,35; медь 0,3-1,0; ванадий 0,03-0,18, железо остальное.Этот чугун из-эа высокого содержания углерода и кремния имеет низкие механические свойства в отливках мас" сивных сечений, а из-за повышенного 2деталей, работающих в условиях повышенных нагрузок и износа трением, Цель изобретения - повышение механических свойств и износостойкости от" ливок массивных сечений, Предлагаемый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, олово, фосфор, ванадий и железо, дополнительно содержит медь, бор и барий при следующем соот" ношении .компонентов, мас,Ф: углерод 2,8-3,2; кремний 0,8-1,4; марганец 0,5-12 олово 0,02-0,08; Фосфор О 15- 0,50; ванадий 0,15-0,50; медь 0-12; . бор 0,02-0,071 барий 001-003 железо остальное. 1 табл. содержания хрома, титана, ванадия и фосфора склонен к образованию повн щенного количества фосфидной эвтек тики придающей отливкам повышенную склонность, к образованию усадочной пористости, снижающей их свойства.Известен чугун, содержащий, мас.Ф: углерод 2,8-3,6; медь 0,8-1,2; кремний 0,9-3,0; олово 0,06-0,14; марганец 0,3-1,0; железо остальное.Известный чугун из-за высокого содержания углерода и кремния имеет низкие механические свойства в отливках массивных сечений.Наиболее близким к предлагаемому является чугун, содержащий, мас.Ф: углерод 2,8-3,5; ванадий 0,05-0,5; кремний 1,0-2,0; титан 0,03-018;марганец 0,2-0,9; олово 0,001-0,02; фосфор 0,7-1,5; железо остальное,Укаэанный чугун из-за высокого содержания углерода и кремния имеет низ 170539 ч20 Марганец при увеличении его содержания способствует перлитизации чугуна и повышению его свойств, однако,при его содержании сверх 1,2 мас, в 45,структуре отливок образуются свободные карбиды, снижающие их прочностьи повышающие износ трением работающих в паре с ними деталей. Нижнийпредел содержания марганца выбран ио50ходя из того, что используемая длявыплавки чугуна шихта вносит около0,5 его содержания в чугуне,Медь при увеличении ее содержанияспособствует увеличению содержания в структуре отливок перлита, цто приво 55 дит к повышению их свойств. Однако при увеличении ее содержания сверх 1,2 мас.ь она способствует повышенной кие мехамиеские свойства в отливках,массивных сечений, а из-за повышенного содержания фосфора, ванадия, титана и олова склонен к образованиюбольшого количества фосфидной эвтектики, придающей отливкам высокуюсклонность к образованию усадочнойпористости и усадочных раковин, приводящих к их браку.Целью изобретения является повышение механических свойств и износостойкости отливок массивных сечений,Указанная цель достигается тем,цто чугун, содержащий углерод, кРемний, марганец, Фосфор, ванадий, олово и железо, дополнительно содержитнедь, бор и барий при следующем соотношении компонентов, мас.ь:углерод 2,8-3,2; фосфор 0,15-0,5;кремний 0,8-11; ванадий 0,15-0,5;марганец 0,5-1,2; бор 0,02-0,07;медь 0,3-1,2; барий 0,01-0,03; олово 0,02-0,08; железо остальное,Содержание компонентов в предлагаемом чугуне и их пределы выбраны исходя из установленного исследованиями их влияния на структуру и свойства1 отливок массивных сечений,Углерод и кремний при увеличенииих содержания способствуют увеличению содержания в структуре отливокферрита и включений графита большихразмеров, что приводит к снижению ихсвойств. Наиболее высокие свойстваотливок обеспечиваются при предлагаемом содержании углерода и кремния,при этом наиболее благоприятным является следующее их сочетание: содержание углерода ближе к верхнему, а кремния - к нижнему пределу или наоборот. "О графитизации чугуна, что приводит кснижению свойств отливок,Олово при увеличении его содержания способствует увеличению содержания в структуре отливок перлита,чтоповышает их свойства, однако увеличение его содержания сверх 008 мас.приводит к появлению в структуре отливок хрупких эвтектик, снижающих ихпрочность. Фосфор при увеличении егосодержания приводит к образованию вструктуре отливок фосфидной эвтектики,повышающей их твердость и износостой"кость, однако увеличение его содержания сверх 05 нас.1 приводит к повышенной склонности отливок и образованию усадоцной пористости и усадочных раковин и снижению их прочности,Ванадий при введении его в чугунлегирует и измельчает перлит и фосфидную эвтектику, цто приводит к повышению механических свойств и износостойкости отливок, Однако увеличениеего содержания сверх 0,5 мас,Ф способствует образованию свободных карбидов, что приводит к снржению прочности и склонности к образованию усадочной пористости отливок и повышенномуизносу трением работающих в гире сними деталей.Бор способствует образованию мел"кодисперсной карбонитридной фазы иизмельчению структуры чугуна повышающих свойства отливок.1Особенно благоприятным являетсявлияние бора на свойства отливок мас"сивных сечений, склонных к обраэова"нию крупнокристаллической структуры, однако увеличение содержания борасверх 0,07 мас. приводит к появлению в их структуре свободных карбидов, снижающих их свойства.Барий способствует графитизациичугуна. бго влияние особенно благоприятно сказывается при совместномего введении с ванадием, способствующим отбелу чугуна, однако увеличение его содержания сверх 0,03 мас.Фприводит к образованию в структуре от"ливок включений графита больших размеров, снижающих их свойства.В состав предлагаемого цугуна дополнительно введены медь, бор и барий.Медь введена с целью перлитизациичугуна, что особенно важно для отливок массивных сечений, имеющихсклонность к снижению содержания .перлита.170535Бор введен с целью измельчения структуры чугуна и образования в нейкарбонитридной фазы, повышающих его свойства, что особенно важно для от 5 ливок массивных сечений, склонных к образованию крупнокристаллической структуры, снижающей их свойства.В предлагаемом чугуне содержатся ванадий, бор и марганец, повышающие его склонность к отбелу и образованию в структуре отливок свободных карбидов, снижающих их свойства. Для нейтрализации их влияния в предлагаемый чугун дополнительно введен барий, 15 являющийся сильным графитизатором чугуна.Дополнительное введение в предлагаемый чугун меди, бора и бария способстзует повышению механических свойств и износостойкости отливок массивных сечений как вследствие благоприятного влияния каждого из них, так и вследствие наиболее полного проявления под их воздействием пос,.;итель ного влияния других компонентов чугуна.П р и м е р. Для получения предлагаемого чугуна были изготовлены четыре смеси ингредиентов. 30Химический состав, механические свойства и износостойкость отливок изготовленных из известного, базового и предлагаемого чугуна, приведены в таблице.35Механические свойства определялись стандартными методами, износостойкость оценивалась относительно чугуна перлитного класса при фрикционном трении при удельном давлении 5 МПа и скорости скольжения 1,5 м/с.Результаты испытаний показали, что наиболее высокие свойства отливок массивных сечений достигаются при изготовлении их из предлагаемого чугуна (примеры 4-7), при этом механические свойства их выше на 35-40, а износостойкость " в 1,5 раза.Выплавку предложенного чугуна можно осуществить в электропечах или дуплекс-процессом вагранка+электропечь.Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, олово, фосфор, ванадий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения механических свойств и износостойкости отливок массивных сечений, он дополнительно содержит медь, бор и барий при следующем соотношении компонентов, мас.ь:Углерод 2,8-3,2Кремний 0,8-1,4Марганец, 0,15-1,2Олово 0,02-0,08фосФор 0,15-0,50Ванадий0,15-0,50 Медь 0,3-1,2 Бор 0,02-0,07 Барий 0,01-0,03Железо ОстальноелмсоО лсо со м и .О и О г Г 44 Г 41 1 1 1 о . счо м- О СО 313 О Сч СЧМММММ 1 1 1 1 1 миио м 13- мо-т 1 ЧСЧММММ 11 1 СО М М С 3 О Л О 13 сО сО х,О Г 4 СЧ1 1 1 1 осч мло 13 хф тМЧСЧО 1 Ч СЧ ГЧ СЧ СЧ СЧ1 1 1 мю сЧ ЮЛ влов тм СЧСЧсчсчсчсЧ 1 1 1 1 1 м-о-ЗИМГЧ О СГ 1 СО Л И М М 1 Ч ГЧ 1 Ч СЧ 1 1 1 11 11 1 1 1 1 со х,О СЧЛО- СЧ МИОООООО ЛУОЬОООО-Т 1 СС 3 л Т л О1 СЧ О х-СЧ МИЛОООООО1 1 1ООМОО т ИЛСМ1 с3ОООО11 1 1СЧОИх-ОЛ 1 .О СО О С 4 -1 И 1в1ОООх-в-х1 1 1 1 О ОьхТЗСОО х 1 СЧ 0 СО 13 О СЧ Сх 1м сч сч сч м м м 11 1 СЧ М-Т ИхО ЛСО 1