Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 9 (1 К 5 р 4 С 22 С 37/ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЬСТВ АВТОРСКОМУ Са обВ 38 ий о ни м И. Б плов рдена Т еталлур режнева озоремо д ичеситный Оетельст С 37/1 О ельство С 37/1 О оси к литейсти к в част пов иными из остью и осто ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ(71) Днепропетровсвого Красного Знамкий институт им. ЛДнепропетровский тзавод(57) Изобретение оному производству,изысканию чугуновносостойкостью, зад механическими свойствами. Целью из ретения является повьппение задиро стойкости чугуна при сохранении его износостойкости и механических свойств навысоком уровне, Поставленная цель достигается тем, что в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, алюминий, кальций, олово, ванадий и железо, дополнительно вводят фосфор и увеличивают содержание ванадия, что способствует выделению в структуре чугуна специальных карбидов ванадия в составе эвтектики, получению однородной перлитной структуры в различных сечеФ ниях отливки, обеспечению благоприятиого микрорельефа матриаы. состав 07 чугуна, мас.7.: углерод 2,8-3,1, кремний 2,4-3,0, марганец 0,5-1,3, медь %ракию 1,1-2,0, хром 0,3-0,6, алюминий 0,2- 0,4, кальций 0,01-0,08, ванадий 1,1 -1,8, олово 0,01-0,05, фосфор 0,15- 0,40, железо остальное. 1 табл.50 Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к изысканию чугунов с повьппенными износостойкостью, задиростойкостью и механическими свойствами.Целью изобретения является повышение задиростойкости чугуна при сохранении его износостойкости и механических свойств на вь 1 соком уровне.П р и м е р. Чугун предлагаемого состава выплавляли по известной технологии в индукционной печи ИЧТ,5 И 1. Шихта состояла из передельного чугуна, стального лома и Ферросплавов, в том числе феррованадия Фвд 35 В по ТУ 14-5-98-78 и 207.-ного Феррофосфора. После расплавления чугуна со стального лома добавляли ферро сплавы, перегревали чугун до 1500- 1520 С, вводили алюминий, перемешивали расплав и охлаждали до температуры выпуска. Чугун выпускали из печи при 1420-1440 С. Олово и модицикатор (смесь ферросилиция и силикокальция) загружали в предварительно подогретый разливочный ковш. При 1350- 1370 С заливают Формы цилиндровых втулок дизеля Д 100. Чугун известного состава выплавляли по той же технологии.Химический состав исследованюи чугунов и результаты испытаний приведены в таблице.Интервалы содержания компонентов выбраны исходя из следующего.Легирование чугуна ванадием обеспечивает повышение износостойкости и сопротивления возникновению задиров за счет образования специальных карбидов ванадия, выделяющихся в составе тройной (аустенит + графит + ванадиевый карбид ) или двойной (аустенит + ванадиевый карбид) эвтектик. В отличие от цементита ванадиевый карбид имеет благоприятные морфологические особенности: высокую степень ;дисперсности, соизмеримую с дисперсностью перлита, хорошую разветвленность и равномерное распределение в объеме чугуна. Такие карбиды не снижают прочностных и пластических свойств чугуна, не выкрашиваотся в процессе трения и хорошо сопротивляются износу, В процессе трения наблюдается опережающий износ других фаэ чугуна, вследствие чего на поверхности трения формируется микрорельеф с выступающими карбидами ванадия, об 1 О 15 20 25 30 35 40 43 ладающий способностью удерживать жидкую смазку, что уменьшает вероятность образования задиров. Эффективное повышение антифрикционных свойств иизносостойкости наблюдается при введении .в чугун не менее 1,17 ванадия.При содержании ванадия более 1,87 чрезмерно уменьшается количество свободного графита, вследствие чего износо- и задиростойкость падают. Также повьппается отбеливаемость чугуна.Введение олова обеспечивает повышение иэносостойкости, сопротивления образованию задиров и механических свойств за счет получения однородной перлитной структуры в различных сечениях отливки. Заметно влияние оло" ва начиная с его содержания 0,017., свьппе 0,057. олово начинает охрупчивать чугун. Фосфор (фосфиды) обеспечивает благоприятный микрорельеф матрицы, так как образующаяся фосфидная эвтектика находится в виде тонкой сетки в перлитной матрице, а также происходит удержание жидкой смазки на трущихся поверхностях, повьппение сопротивления образованию задиров и износостойкости. На прочностные.характе; ристики в предлагаемом интервале содержания фосфор влияет незначительно, улучшает литейные свойства чугуна. Указанный положительный эффект влияния Фосфора становится заметным начиная с 0,157 фосфора. Свыше 0,47 фосфора ухудшаются прочностные и особенно пластические свойства чугуна, а также обрабатываемость режущим инструментом.Введение в чугун ванадия, олова и Фосфора в комплексе усиливает ин-. дивидуальные (от каждого отдельно взятого компонента) эффекты положительного влияния на износостойкость, эадиростойкость и механические свойства.1 Существенное понижение содержания углерода в предлагаемом чугуне обеспечивает комплексное улучшение как износостойкости и антифрикционных,так и механических характеристик засчет измельчения графита и матрицы,повьппения количества доэвтектической составляющей. Однако при содержании углерода в чугуне ниже 2,87 наблюдается междендритный графит, вслед.ствие чего все указанные свойстваухудшаотся. Свыше 3,13 углерода эти1263720 Предел прочности при изгибе определяли по методике ТУ 32 ЦТ-79. На цилиндрических образцах диаметром 10 мм и длиной 100 мм, твердость (НВ) - по ГОСТ 9012-59, износ (И) и сопротивление задиру (Р) - на машине трения с возвратно-поступательным движением МТВпри реверсивном трении с жидкой смазкой.Результаты испытания представлены в таблице. свойства также ухудшаются из-эа укрупнения графита и перлита и раэрыхления матрицы.Повышение содержания меди приводит к повьппению износо- и задиростой кости, механических свойств чугуна за счет улучшения структуры матрицы и морфологии спецкарбидной Фазы, а кроме того, позволяет получать специальные карбиды ванадия при меньших содержаниях последнего, что улучшает литейные свойства чугуна и экономические показатели его производства.При содержании меди менее 1,1% 15 свойства чугуна понижены из-за общего низкого уровня легирования этим компонентом, а также из-за появления в эвтектике включений цементита. Свыше 2,0% меди улучшение свойств чугу- Ю на не наблюдается, ухудшается его обрабатываемость и повьпнается стоимость.Выбор содержания алюминия обеспечивает улучшение морфологии ванадиево-карбидной фазы, а именно: повышает ее разветвленность и дисперсность, что приводит к росту иэносостойкости и сопротивления эадирообразованию. Улучшаются также характеристики гра- Э 0 фита (степень изолированности и компактность пластин), в связи с чем возрастают механические свойства.Эффект положительного влияния алюминия становится существенным начиная с 0,2% и возрастает до 0,4%. Даль нейшее повьппение содержания алюминия не улучшает свойства чугуна н сопровождается интенсивным плено- и шлакообразованием в жидком чугуне, вслед ствие чего в готовых отливках массово появляются соответствующие литейные пороки.Интервалы содержания остальных компонентов выбраны исходя из следую 45 щего.Уменьшение содержания кремния ниже 2,4% приводит к образованию эвтектического цементита, вместо специальных карбидов, вследствие чего 50 свойства чугуна ухудшаются. Свыпе 3% кремния также наблюдается ухудшение свойств, связанное с укрупнением графита и образованием структурно-свободного феррита. 55Нижний предел содержания марганца соответствует его минимальному содержанию, обеспечивающему нейтэализацию вредного влияния серы. При содержании марганца более 1,3% улучшения механических свойств чугуна не наблюдается, а износостойкие и антифрикционные характеристики снижаются вследствие появления включений цементита.В предлагаемых пределах хром способствует повышению прочностных, износостойких и антифрикционных харак-: теристик чугуна. При содержании хрома менее 0,3% свойства чугуна снижаются в связи с появлением структурно-срободного феррита. При содержании хрома более 0,6% происходит то же, но в связи с образованием наряду со специальными карбидами структурно-свободного цементита.Кальций оказывает рафинирующее, модифицирующее и графитиэирующее действие, обеспечивая улучшение физико-механических характеристик чугуна, Положительный эффект заметен при минимальном содержании кальция - 0,01%. Эффект возрастает до 0,08% кальция, дальнейшего увеличения положительного влияния не наблюдается, но усложняется технология ввода кальция и возрастает стоимость чугуна,Предлагаемый чугун состоит из пластинчатого равномерно распределенного графита, разветвленных, равномерно распределенных карбидов "дисперсных ванадия и перлитной матрицы. Чугун обладает хорошими литейными свойствами, имеет низкую склонность к образованию отбела, хорошо обрабатывается режущим инструментом.,Образцы для определения механических свойств, химического и металлографического анализов отбирали непосредственно из тела отливок. В составах 2-4 содержание всех компонентов выполнено на нижнем, среднем и верхнем уровнях.1263720 Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, кальций, олово, алюминий, ванадий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения его задиростойкости при сохранении износостойкости и 1 О 15 Составитель Н. ШпитькоТехред АЯравчуж Корректор В. Бутяга Редактор Н. Швыдкая Заказ 5498/26 Тираж 567 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 По результатам испытания установлено, что прочность предлагаемого чу гуна выше,чем у прототипа, на 2,7- 157, износ практически не изменяется, а сопротивление задиру повышается на 39-417. механических свойств на высоком уровне, он дополнительно содержит фосфор, при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Углерод 2,8-3,1 Кремний 2,4-3,0 Марганец 0,5-1,3 Хром 0,3-0,6 Медь 1,1-2,0 Кальций О, 01-0,08 Олово О, 01-0, 05 Алюминий 0,2-0,4 Ванадий 1,1-1,8 Фосфор 0,15-0,4 Железо Остальное