Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ЯО 1 О 96299 А зЮ С 22 С 37/00 Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, титан, ванадий, фосфор и железо, отличающий с я тем, что, с целью улучшения механических свойств, износостойкости и повышения теплопроводности, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Е;УглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденМедьТитанВанадийФосфорЖелезо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности(56) 1, Авторское свидетельство СССР Р 447454, кл. С 22 С 37/00, 1975,2. Авторское свидетельство СССР к, кл. С 22 С 37/00, 1975. 2,8-3,61,8-2,60,4-0,90,05-0,25О, 1-1,00,1-0,51,0-3,50,03-0,150,05-0,300,1-0,60ОстальноеЬНОЕ Входит сера н Об:еадает СЕ - .:дую скими свойствами;. 198-260 14000-15200 1Изобретение относится к областиметаллургии, в частности к изысканию иэносостойких чугунов с высокойтеплопроводнос тью, используемыхв различных областях машиностроениядля деталей, работающих в условияхтрения скольжения при высоких температурах (200-1000 С), в особенности для гильз дизельных двигателей своздушным охлаждением, деталей насосов, направляющих стаканов и др,Известен чугун 1 1 , содержащийкомпоненты в следующем соотношении,вес.7:Углерод 3, 0-3,4Кремний . 1,8-2,3Марганец 0,5-1,2Хром О, 05-0,25Никель 0,1-0,3Медь 0,1-0,4Ванадий О, 1;.О,еМолибден О, 1-0,9Фосфор О, 1-0,5Железо ОстальноеУказанный чугун отличается низкой твердостью и имеет повышенныйизнос,Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому результату является чугун 2следующего состава, вес,Е:Углерод 3,0-3,9Кремний 1,8-3, 1Марганец 0,4-1, 2Хром 0,05-0,35Никель 0,25-0,9Молибден 0,1 - 1,2Медь 0,01-055Титан 0,05-0,2Ванадий 0,001-0,4Фосфор 0,1-0,8Железо ОстальноеОднако данный чугун Отличается не.высокой (98-102 НВ) твердостью, вособенности при высоких температурахизносостойкостью до 50-150 мкм, атакже низкой теплопроводностью.Цель изобретения - улучшение механических свойств, износостойкости и повышение теплопроводности.Укаэанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, медь, титан, ванадий, Фосфори железо содержит компоненты в следующем соотношении, вес.7:Углерод 2,8-3,6Кремний 1,8-2,6Марганец 0,4-09 ХромНи кР 11 ьМоле 1 бпенМедеТитанВа нади.,:,ФосфорЖелезоВ "Остав примесей001-008 Ж.Предлагаемь,й чупущими физико-механичеПредел прочнссти ня растяжение6 кгс/ммВ29-ч 0Пр едел пр Оч ностикгс/мм 50-70Твердость поВриннеллюНВКоэФФициент яинейного расширения,с-град (12, 3-15, 1) . 10Жидкот е к уч ес т ь 25 при температурезаливки 1360-1380 С0по спиральной пробе, мм 800-1250Модуль упругос 1 ти 1., 1-:гс/имТеплопроводн сть,3,ВТ/и К 34,3-51,3Износ, мкм 10-15П р и м е р, Опробуют конкретныесоставы предлагаемого чугуна, .а так 35же прототипа, Чугуны получают путемвыплавки в индукционной печи ИСТ - 016с кислой Футеровкой, Легирующие элементье такие, как никель, Феррованадий ферромолибден., Феррофосфор,40Ферротитан и медь вводят В жидкуюванну при температуре расплава 15001520 С. Перед заливкой в ковш ВводятО,дробленный 15 Я-ный ферросилиций. Заливку производят в разовые формы при1360-420 С,В табл, 1 призеденье для сравнениясплавы с различным содержанием ингредиентов, в табл, 2 -. Физико-;:ехан н ч ес ки е с в Ойс т Ва и Онуч ен е 1 ых с сс таЯВОВ ЧУГУНОВ В ЛИТОМ С ОС 051 НИИ,Испытае 1 ия на и энос проводят на машине трения с зоэвратнО-постуеЕа тельным движением контртела с усилием 500- 1750 кгг/СИ в течение 8 ч Прочность, твердость, теплопроводность и другие свойства определяют па общепринятым методикам.3 10962Легирование серого чугуна химическими элементами с различными физико-механическими свойствами приводит к значительному увеличениюизносостойкости-, в особенности приработе в области высоких температур,Увеличение износостойкости чугуна достигается за счет воздействиялегирующих элементов на природу карбидов, размер и характер распределе Ония включений графита и карбидов, атакже на металлическую основу,Марганец, обладая раскисляющейи обессеривающей способностью, служит для рафинирования расплава и 15повышения механических свойств. Введение марганца выше верхнего пределаведет к увеличению выделений карбидов, т.е. марганец действует как ускоренное охлаждение. Ввод марганцаменьше его нижнего предела недостаточен для раскисления чугуна, а следовательно, достижения положительного влияния на свойства жидкого чугуна. 25Снижение содержания углерода икремния приводит к отбелу чугунаи ухудшению обрабатываемости отливок резанием. Увеличение их содержания выше верхнего предела увеличивает не только количество, но и размер включений графита пластинчатойформы, а также нарушает однородностьструктуры 1 появляется феррит), что витоге снижает износостойкость,35Легирование серго чугуна хромомприводит к получению сравнительнооднородной структуры (более полнойперлитизации металлической основы),а следовательно, повышению прочностных свойств,Введение хрома меньше его нижнегопредела бе оказывает никакого влияния на свойства чугуна, Однако введение его больше верхнего пределаможет приводить к выделению эвтектических карбидов хрома,.что вызывает уменьшение износостойкости чугуна.Присадка титана (0,03-0,152) приводит к раскислению и образованиюмелкодисперсных нитридов титана, чтоспособствует улучшению свойств чугуна таких, как жидкотекучесть иусловия изменения кристаллизации,повышая при этом физико-механические свойства, а именно прочность,пластичность, коэффициент линейногорасширения и др. Введение титана 99 4больше верхнего предела увеличивает содержание неметаллических включений и способствует укрупнению нитридов титана, что снижает не только прочностные свойства чугуна, но и износостойкость,Для повышения иэносостойкости чугуна в него вводят небольшое количество никеля, которое способствует формированию однородной структуры металлической основы - перлитной. В итоге это стабилизирует свойства чугуна при механическом и тепловом воздействии.Присадка никеля меньше нижнего предела, как и хрома, не оказываетвлияния на процесс кристаллизации чугуна, а следовательно, на его свойства, Содержание этого элемента больше верхнего предела экономически нецелесообразно, поскольку прочностные свойства и износостойкость чугуна повышаются незначительно.Комплексное легирование ванадием и молибденом существенно повышает при высоких температурах(200-900 С) статическую прочность, упругость, твердость и в итоге - износостой.кость, Количество этих элементов (каждого в отдельности) в чугуне меньше нижнего предела не обеспечивает повышения жаропрочности (стой. кости чугуна к воздействию температур в процессе трения) серого чугуна, а содержание их выше верхнего предела приводит к увеличению твердости, следовательно, снижению обрабатываемости, хотя износостойкость повышается.Введение меди измельчает эвтектическое зерно, повышая тем самым прочность, в результате существенно снижается тепловое воздействие на поверхность трения, приводящее к уменьшению износа.Меяду теплопроводностью и дисперс ностью существует определенная зависимость. Теплопроводность чугуна в большей степени, чем другие физические свойства, зависит от структуры, ее дисперсности, мельчайших загрязнений, количества, формы и распределения графита, степени легирования и т.д. Элементы, препятствующие графитизации и увеличивающие дисперсность перлита, понижают теплопроводность. Медь в пределах до 17 уменьшает теплопроводность чугуна с интенсивностью примерно в дваТаблица Ингредиенты, вес,й 81. Составы чугунов 3,4 09 2 0,8 Извес тный 2,8 09 Предлагаемые 0,8 0,6 3,3 0,6 008 2,3 0,9 0,7 Продолжение табл, 1 Составы чугунов Ингредиенты вес.Т ф МСиТх 1 ЧРРе Остальное 0,5 03 Известный 008 Предлагаемый 0,15 2,0 09 03 0,3 012 О,ц 350,12 0.,20 раза меньшей, чем кремний. Зтим объясняется выбор нижнего предела по меди. Более высокое содержание меди существенно повышает теплопроводность за счет выделения самостоятельной Фазы с высокой проводимостьюДобавка Фосфора способствует улуч щению износостойкости и жидкотекучести, однако введение его более 0,67 увеличивает пористось чу. уна и ухудшает его прочностные характеристики,Предложенный чугун обладает высо " кими теплопроводностью и износостойкостью и может быть использован при изготовлении деталей,. 1 предназнеченных для работы в условиях трения скольжения при Высоких температм Ип Сг К 11096299 Таблица 2 физико-механические свойства Составы чугунов Износ,мкм50 108 1 1000 27,8 25,9 Известный 34,3 29,0 198 14000 Предлагаемый 40,0 14600 1 О 15200 54,3 40,0 229 10 260 37,5 15150 10 240 33,1 14850 Составитель Н, КосторныйРедактор О. Колесникова Техред ТАакта Корректор О. Билак Заказ 348/19 Тираж 603 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4/5Подпис но е филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Предел прочности на рас тяжение,кгс/мм Твердость Теплопроводпо Бринел- ность 3, лю, НВ Вт/м К Модуль упругости Е, кгс/мм