Чугун

20 25 3,4-3,82,4-2,80,8-1,5О, 3-0,10,6-1,30,2-0,80,2-0,80,1-0,4о,ог-о,о 80,002-0,0150,02-0,05 УглеродКремнийИарганецХромНикельИедьИолибденАлюминийЦерийОловоКальцийКарбонитридытитанаНитриды ниобияЛантанЖелезо 45 50 55 0,02-0,25 0,03-0,10 0,02-0,07Остальное 311053Наиболее близким к предпагаеионулвплется чугун, содержащий, нас.л:Углерод 2,7-3,2Кремний 1,2-2,0Иэрганец 0,1-1,25Хром 0,3-0,5Никель 0,6-1,2Иолибден 0,3-0,6фосфор 0,02-0,15Иедь 0,30-1,2Кальций 0,01-0,08Олово 0,02-0,1Алюминий 0,05-0,4Железо ОстальноеФизико-механические свойства это 15го чугуна следующие:Предел прочностипри изгибе, ИПа 840-930Предел коррозионной усталости,ИПа 315-375Износ, мг/100 ч 51,2-61,4Денпфирующаяспособность 51,0-60Кавитационноэксплуатационнаястойкость, ч 63-75Недостатками этого чугуна являют"ся низкие эксплуатационные свойствав условиях кавитации, сложнонапряжен 30ного состояния и износа.Цель изобретения - повышение эксплуатационных свойств.Поставленная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, медь,никель, алюииний, фосфор, олово,кальций и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы, карбонитриды титана и нитриды ниобия при сле 10дующем соотношении компонентов, мас.Ф; Выбор граничных пределов компонентов обусловлен следующим образом.дополнительное введение редкоземельных металлов (церия 0,02-0,08 нас.4 и лантана 002-007 мэс,) обусловлено их высокой химической и нодифицирующей способностью, способностью упроцнять матрицу, измельчать структуру, улучшать форму граФита и повышать механические и эксплуатационные свойства. При этом лантан в большей степени влияет на упругопластические свойства и деипфирующую способность, а церий упрочняет матрицу, повышает задиростойкость, износостойкость и эксплуатационные свойства. При увеличении их концентрации выше верхних пределов повышаются угар и отбел чугуна и снижается стабильность денпфирующей способности и эксплуатационных свойств. При концентрации церия до 0,02 нас.л, и лантана до 0,02 нас.4 их модифицирующий и стабилизирующий эффект недостаточена механические и эксплуатационные свойства чугуна низкие.Карбонитриды титана снижают отбел, ускоряют процессы графитизации и бейнитного превращения, измельчают структуру и повышают демпфирующую способность и эксплуатационные свойства. При введении их в количестве до 0,02 мас.ь изиельчение структуры и повышение механических и эксплуатационных свойств незначительно, а при повышении концентрации их более 0,25 мас.е снижаются однородность структуры, механические и эксплуатационные свойства.Введение нитридов ниобия обуслов" лено его высоким микролегирующим влиянием на структуру при стабилизации упругопластических и эксплуатационных свойств. Их влияние начинает сказываться с концентрации 0,03 мас,Ъ а при увеличении содержания нитридов ниобия более О,1 мас.1 возрастает количество неметаллицеских включений по границам зерен и снижаются упругопластицеские и эксплуатационные свойства.Кальций вводят как эффективный модификатор, очищающий границы зерен от неметаллицеских включений и повышающий стабильность структуры и экс" плуатационных свойств. Верхний предел концентрации кальция обусловлен ограниченной растворимостью его в перлите, а при концентрации его до0,02 мас.Ф модифицирующий эффект недостаточен,Введение в чугун 0,3-0,7 мас.ь хрома и 0002-0,015 мас.Ф олова микролегирует структуру улучшает распределения графита и неметаллических включений, повышает плотность чугуна исопротивляемость износу и воздействию кавитации, что повышает эксплуата"1 Оционные свойства. Иикролегирующеввлияние начинает сказываться с концентрации 0,3 мас,Ф хрома и 0,002 мас.Фолова. При увеличении их содержаниявыше верхних пределов увеличивается 15отбел и снижаются упругопластическиеи эксплуатационные свойства.Содержание основных компонентов(углерод 3,4-3,8 мас.ь, кремний 2,42,8 мас, и марганец 08"15 мас.Ф) 20определены экспериментально с учетомпрактики производства износостойкихчугунов с повышенными характеристиками кавитационной стойкости и демофирующей способности. Увеличение ихсодержания выше верхних пределов снижает однородность структуры и стабиль"ность механицеских и эксплуатационныхсвойств. При их концентрации менеенижних пределов ухудшается процесс 30графитизации и снижаются характеристики демпфирующей способности, пластических и эксплуатационных свойств.При уменьшении содержания углеродаменее 3,4 мас.3 и кремния менее З 52,4 мас.Ф и увеличении концентоациимарганца более 15 мас.ь и хрома более 0,7 мас. значительно увеличивается отбел, в структуре выделяются участки цементита при литье в кокиль и 10снижаются механические и эксплуатаци"онные свойства, стабильность структурыи свойств.ФосФор исключен из состава чугуна,так как он снижает стабильность струк- цтуры и демпфирующую способность, пре"дел выносливости при изгибе и пластические свойстваНолибден (02-.0,8 мас.Ф) медь(0,2-0,8 мас.Ф) и никель 0,6"501,3 мас.Ф) уороцняют металлическую основу и повышают механические свойстваи кавитационно-эксплуатационную стойкость. Увеличение содержания этих ле"гирующих компонентов выше верхнихпределов снижает однородность структуры, демпфирующую способность и эксплуатационную стойкость. При концентрацИи их менее нижних пределов упроцнение металлической основы и повышение износостойкости и эксплуатационных свойств недостаточны,Введение в расплав алюминия основано на его высоком сродстве к кислороду и сере и эффективном микролегирующем влиянии, стабилизирующемфизико-механические и эксплуатационные свойства. Его нижний предел(0,1 мас.Ф) обусловлен заметным поры"шением стабильности структуры, механических и эксплуатационных свойств,начиная с этой концентрации, При увеличении концентрации алюминия более0,4 мас.Ф увеличивается содержаниенеметаллических включений в структуре и снижаются пластические и эксплуатационные свойства.Чугун выплавляют в открытых индукционных печах. В качестве шихтовыхматериалов используют стальной лом,бой электродов, стружку, литейные чу"гуны, брикеты нитридоа ниобия и карбонитридов титана, ферросплавы, микролегирующие и модифицирующие присадки. ферромолибден, никель и феррохром вводят в электрооець,а измельченные брикеты нитридов ниобия и карбонитридов титана, ферроцерий, олово,лантан и другив модифицирующие добавки - в ковш ори выпуске чугуна с температурой 1480"100 фС.В табл. 1 нриведены химические сос"тавы чугунов опытных плавок.Отливки втулок цилиндров производят способом литья в кокиль, а образцы для механических испытаний " в оесчано-глинистые литейные формы, Отливки и образцы подвергают термическойобработке - изотермической выдержкепри 350-410 С.В табл. 2 приведены механическиеи эксплуатационные свойства.Предел прочности при изгибе, предел коррозионной усталости и демпфирующую способность определяют наобРазцах, вырезанных из пробных отли- .вок согласно ГОСТ 7293-85, а эксплуатационная стойкость при кавитации иизносостойкость - на чугунах, отлитых в кокиль. Величину отбела определяют на клиновых пробах,Как видно из табл. 2, предлагаемый чугун обладает более высокими показателями эксплуатационной стойкости при кавитации, износостойкости и демпфирующей способности, чем известный.1705396Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремниймарганец, хром, никель, молибден,алюминий, медь олово, кальций и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем,5что, с целью повышения эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит церий, карбонитриды титана нитриды ниобия и лантан при следуоцем соот-Оношении компонентов, мас.ь:Углерод 3,4-3,8Кремний 2,4-2,8Марганец 0,8-1,5 ХромНикельМолибденАлюминийМедьОловоКальцийЦерийКарбонитриды титанаНитриды ниобияЛантанЖелезо 0,3-0,7 0,6-1,3 9,2-0,8 0,1-0,4 0,2-0,8 0,002-0,015 0,02-0,05 0,02-0,08 0,02-0,250,03-0,10,02-0,07Остальное Таблица 11Содержание компонентов , ма с . Фв чугуне Компоненты и з в е с тпредлагаемом ном 1"2 6 0,30,120,09ю0,1Остальное 0,01 0,02 0,01 ю 0,01 Осталь- ное 0,250,10,050,07Остальное 0,20,060,03в0,05Остальное . 0,020,030,02т0,02Остальное Ю0,080,12 Остальное Таблица 2 Чугун " 1 Свойства 12.36 Предел прочности при изгибе,МПа 926Стрела прогиба, мм 3,6Износ, мг/100 ч 52Демпфирующаяспособность 60Эксплуатационная стойкостьпри кавитации,1088 136 1098 948 968 0,6 11,8 11,5 5,4 8,022,1 20,2 20,6 46,3 38,2 94 91 68 85 92 УглеродКремнийМарганецХромНикельМедьМолибденАлюминийОловоЦерийКарбонитридытитанаНитриды ниобияКальцийФосфорЛантанЖелезо 3,0 1,2 0,8 0,5 0,3 0,6 0,4 0,08 3,4 2,4 0,8 0,3 0,6 0,2 0,2 0,1 0,002 0,02 3,6 2,7 1,2 0,5 0,9 0,3 0,5 0,3 0,005 0,05 3,8 2,8 1,5 0,7 1,3 0,8 0,8 0,4 0,015 0,08 2,6 2,1 0,6 0,2 0,5 0,1 0,05 0,05 0,001 0,01 4,0 3,2 1,8 0,8 15 1,0 1,1 0,6 0,06 0,091705396 10 Продолжение табл. 2. Чугун Свойства Составитель Б.Святкин Техред Л.ОлийныкРедактор Т,Лазоренко Корректор И,Самборскаяеетеааавгие еавиавгвеввитати агав г г веЗаказ 173 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Иосква, Ж, Раувская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Уагород, ул. Гагарнна,101 чКоэффициентизносостойкос"тиПредел усталости, ИПа 3,2 11,8 12,6 12,2 3)8 9,8 372 672 708 702 378 565