Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19). ИНФ М 5 ЗОБРЕТЕНИ ЕЛЬСТВУ МарганецХромНикельТитанМедьВанадийАлюминийЖелезо ОСУДАРСТБЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ОПИСАНИЕ И АВТОРСКОМУ СВИДЕ(71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехническийинститут(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 836187, кл С 22 С 37/10, 1981,2. Авторское свидетельство СССРР 867942, кл. С 22 С 37/10, 1981.(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ти тан, медь, ванадий, алюминий, и железо, о т.л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности от ливок и твердости закаленного слоя, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес. Ъ:Углерод 3,2-3,5Кремний 2,2-2,80,6-1,20,45-0,80,1-0,30,03-0,10,15-0,400,1-0,30,005-0,05Остальное30 Цель изобретения - повышение проч.ности отливок и твердости закаленно",го слоя,Указат 1 ная цель достигается тем,чтЬ чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан,медЬ, ванадий, алюминий и железо,содержит компоненты в следующем соотношении, вес. г 60Углерод 3,2-3,5Кремний 2,2-2,8Марганец 0,6-1,2Хром 0,45-0,8Никель Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию состава чугунов для получения отливок сзакаленным поверхностным слоем, обладающим высокой износостойкостью.Известен чугун 11 следующего,состава, вес. ;Углерод 2,9-3,5Кремний 1,7-2,7Марганец 0,3-0,8Хром 0,1-0,5 10Е 1 икель 0,05-0,30Азот О, 005-0, 03Ванадий 0,15-0,50Церий О,005-0, 02Алюминий 0,001-0,10 (5Железо ОстальноеУкаэанный сттлав за счет комплексного легиронания имеет высокие механические свойства. Однако он необеспечивает требуемую твердость 20чугуна в закаттеттттом состоянии иизцосостойкость при изготовдтеииигильз Форсированных дизельных двигателей.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является чугун 2,содержащий компоненты в следующемсоотнотдтенни р вес а оУглерод 2,9-3,5Кремний .1,8-2,6МарганецХром 0,15-0,4Никель 0,1-0,4Алюминий 0,005-0,02Ванадий 0,1-0,3Церий 0,005-0,02Медь 0,02-0,3Железо ОстальноеИзвестный чугун не обеспечиваетвысокую твердость сплава, особенно 40вотливках с толщиной стенки более20 мм. Кроме того, при содержаниикомпонентов на нижнем пределе повышается вероятность к появлению феррита в структуре сплава, что окаэывает отрицательное влияние натвердость чугуна в закаленном состоянии.,Недостатком известного чугуна является то, что предел прочности приизгибе 55-56 кгс-мм . Титан 0,03-0,1Медь 0,15-0,40Ванадий 0,1-0,3Алюминий 0,005-0,05Железо ОстальноеНаличие в сплаве повышенного содержания хрома (0,45-0,8) в сочетании с марганцем (0,6-1,2), ванадием (0,1-0,3), никелем (0,1-0,3),титаном (0,03-0,1) и медьЮ (0,150,4) обеспечивает повышение твердос"ти сплава, а также пособствует равномерному ее распределению по сечениям отлиттд(и.При этом обеспечиваетсяысокая твердость чугуна в закаленном состоянии. 11 алидие в составесплава алюмттнття (0,005-0,05) снижает склонность тугуца к отбетту, Крометого, вследствие эародтьттдтевого действия туготтлаттких частиц (цитридов иоксттдтотт) измелъчается эвтектнческоезерно и повышаются механические свойства отливок. Предслтт концентрацииуглерода ,(3,2-3,5) и кремния (2,22,8) установлены, исходя из требования получения отливок без отбела(нижний предел) и достижения достаточно высокой твердосттт (верхнийпредел).Для получения сплавов выплавленытри состава, содержащих каждый железо,углерод, кремний, марганец, хром,ни=кель,титан, ванадий, медь, алюминий,взя-тых на нижнем, средчем и верхнем пре-делах. Для сравнительных испытанийиспользован известный сплав (прототип), содержащий железо, углерод,кремний, марганец, хром, никель,алюминий, ванадий, церий, медь, титан, взятый при среднем содержанииингредиентов.Сплавы готовятся в тигельной индукционной печи емкостью 40 кг с кислой Футеровкой. В качестве шихты используются литейный чугун марки ЛК 4,стальной лом, ферросплавы кремния,марганца, никеля, хрома, ванадия,титана, а также электролитическаяМедь,Литейный чугун и стальной ломплавятся совместно, затем при температуре жидкого металла 1450 фС вводятвсе ферросплавы, за исключением ферротитана, алюминия и меди.При полном растворении ферросплавов металл заливаю в раэливочныйковш, в него вводят Ферротитан, алтоминий и медь. Оптимальная температураввода 1360-1400 С. Отливки получаютв песчано-глинистых Формах. Приэтом определяют предел прочности нарастяжение чугуна и его твердостькак в литом, так и в закаленном состояниях.После охлажденйя отливки подвергают предварительной механическойобработке. Эаготовки (поверхноСтныйслой) нагревают ТВЧ до 850-880 С и закаливают душированием водой. Затем заготовки подвергают отжигу при 250 С в течение 1,5 ч для снятия межфазных напряжений.Химический состав известного и предлагаемого чугуна и их свойства приведены в табл 1 и 2.Как видно иэ табл. 1 й 2 при изменении пределов содержания в сплаве хрома и марганца существенно повыша ется твердость чугуна в закаленном состоянии. Наличие в составе сплава ванадия, хрома, никеля, титана в .сочетании с графитизирующей добавкой алюминия (0,005-0;05) обес печивает получение отливок без отбела, при этом значительно возрастает предел прочности при изгибе чугуна. Кроме того, за счет комплекса ле-. гирующих элементов обеспечивается получение более равномерной твер 20 дости закаленного слоя. Структура предлагаемого сплава в литом состоянии полностью перлитная с включениями смешанных карбидов а в закаленном состоянии состоит из мартенсита25 в стадии распада. Наличие в сплаве марганца ниже 0,6, а хрома ниже 0,45 не обеспечивает получения достаточной твердости чугуна, а при содержании марганца выше 1,2, а хрома выше 0,8 повышается склонность чугуна к Фэтбелу. Нижние пределы содержания никеля (0,1) и меди (0,15) выбраны, исходя из получения перлитной структуры чугуна, а верхние пределы содержания 0,3 и 0,4 соответственно выбраны, исходя из получения высокой прочности. Пределы содержания титана (0,03-0,1) выбраны: нижний - исходя из получения равномерного распределения графита, а верхний обусловлен снижением жидкотекучести чугуна при концентрации Т 1 более 0,1. Содержание ванадия (0,1-0,3) выбрано, исходя иэ получения высоких механических свойств, а также твердости в закаленном состоянии, Пределы содержания алюминия (0,005-0.,05) обеспечивают получение отливок без отбела.Оптимальный состав предлагаемого сплава содержит, : углерода 3,3;кремния 2,51 марганца 0,9; хрома О,б; никеля 0,2) титана 0,071 меди 0,25; ванадия 0,2; алюминия 001, остальное железо.Предлагаемый сплав целесообразно использовать для изготовления отливок гильз дизельных двигателей тракторов и автомобилей. Экономическая эффективность от применения предлагаемого состава чугуна обеспечивается повышением моторесурса двигателей за счет увеличения срока службы двигателей и узлов. Расчетный зкономичес" кий эФФект составляет 114000 руб.)д, кгс/мм" 239 42 Средний. Известный Предлагаемый Нижний 241 60.45 Средний 61 250 47 263 Верхний 64 ФСоставитель Н. КосторнойРедактор А. Власенко Техред А,Бабинец Корректор А Ильин Заказ 5334/32 Филиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Уровеньсодержанияингредиентов Тираж 627 , ПодписноеВЦИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раумская наб., д. 4/5 Нй (закален"ного слоя)