Чугун

(72) Авторы изобретения а 11 ь т 1 ь лорусский ордена Трудового Красного Зн политехнический институт(54) ЧУГУН Изобретение лургии, а имени и может быть ис водстве сложных обладающих высо прочностью и из Предел иностизкгТвердостНВОтносителизносостокость,5- 15,2 5-525 ьнаячи 128 удовлетворитель резан:ем. Известен чуг ческого составан следующего хими, вес.Ж: Данный чугунвойствами: ладает следующими УглеродКремнийМарганецХромТитанВанадийАлюминийМедьАзотЖелезо тносится к металк составам чугунов, ользовано при произразностенных отливок, ой и равномерной осостойкостью при ой обрабатываемости 2,6-3,8 0,6-2,5 0,37-1,5 0,09- 1,0 0,02-0,4 0,03-0,3 0,02-0,30,02-1,0 0,005-0,04 . Остальное Недостаток чугуна - низкая прочностИзвестен также чугун следующего химического состава 2 ), вес.4:Углерод 2,8-3;8Кремний 0,35-2,0Марганец 0,2-1,2Хром 0,5-2,5Никель 0,8-3,6Ванадий 0,08-0,15Азот 0,015-0,04Железо ОстальноеДанный чугун имеет следующие свойства:Предел прочности при изгибе, кгс/мм 44Предел прочности прирастяжении,кгс/ммИзнос, мм 22,52,0 2,9-3,51,7-2,50,3-0,80,05-0,30,05-0,30,03-0,30,005-0,020,005-0,030,02-0,150,001-0,02ОстальноепРимеси весдо 0,08до 0,15 УглеродКремнийМарганецХромНикельВанадийАзотЦерийТитанКальцийЖелезоЧугун содержитСерафосфор 2,9-3,51,7-2,70,3-0,80,1-0,50,05-0,30,15-0,50,005-0,030,005-0,020,001-0,1Остальное УглеродКремнийИарганецХромНикельВанадийАзотЦерийАлюминийЖелезо Предел прочности на изгиб,кгс/мм.Предел прочности наразрывкгс/ммТвердость,НВОтбел, мм 50- 56 26-29 210-2353-6 Известный чугун имеет в своем составе повышенное содержание сильных карбидообраэующих элементов (хрома, ванадия), что в совокупности с леги" рованием азотом и марганцем способствует образованию отбеленной структуры в сечениях отливок с толщиной стенок до 10 мм. Напротив, в массивных сечениях свойства сплава имеют невысокие значения ввиду неравномерности структуры по сечению отливки. Наличие цементита резко ухудшает обрабатываемость отливок" и вызывает ускоренный износ пары трения. Указанные недостатки делают невозможным приме нение данного материала для таких массовых отливок, как гильза двигателя внутреннего сгорания, корпусные детали автомобилей и тракторов, подвергаемых большому объему механической обработки.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего состава 31, вес.4: ЬЧугун обладает следующими свойствами: Недостаток чугуна - низкая прочность. Твердость отливок в разных 1784 4толщинах стенок отливок (5,20 и40 мм) изменяется 262,234 и 210, соответственно,Цель изобретения - повышение прочности и равномерности распределениятвердости в отливках с толщиной стенки от 5 до 40 мм.Для достижения указанной цели всостав чугуна, содержащего углерод,10 кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот, церий и железо, дополнительно введены титан и кальций приследующем соотношении компонентов,вес.Ф:5 30Введение в состав чугуна церия(0,001-0,024)позволяет за счет образования дополнительных центров графитизации (сульфиды, окислы, нитриды)снизить величину отбела, Титан вколичествах 0,02-0,154 способствуетизмельчению графитных включений вотливках с толщиной стенки от 5 до40 мм. Верхний предел по титану ограничен ввиду ухудшения жидкотекучести чугуна.Изменение концентрации хрома(0,05-0,33) определяется необходимостью получения структуры серого чуф гуна в отливках с толщиной стенкиот 5 до 10 мм без первичного цементита. Это приводит к улучшению обрабатываемости отливок резанием.П р и м е р. Для получения чугуна э 0 выплавляют 3 состава предлагаемого иодин известного чугуна. Плавки проводят в 40 кг индукционной печис кислой футеровкой. В качестве шихтовыхкомпонентов применяют литейный чугун 55 марки ЛКЗ), стальной лом, ферросплавы марганца, хрома, никеля, титана,ванадия. Азот вводят в конце плавки ввиде азотированного ферромарганца. ЦеОптимальными областями примененияпредлагаемого чугуна являются гильзы .двигателей внутреннего сгорания, тормозные барабаны, сложные разностенные 2 отливки тракторов и автомобилей. Экономическая эффективность от применения предлагаемого чугуна составляет около 15 руб. на тонну отливок за счет повышения эксплуатационной нащ дежности деталей. 5 9 рий и кальций вводят в ковш непосредственно перед заливкой металла в формы.Для определения структуры и свойств сплавов заливают ступенчатые плиты с тощиной стенок от 5 до 40 мм, клин на отбел и стандартные образцы диаметром 30 мм и длиной 300 мм. Износ определяют линейным методом в режиме сухого трения скольжения в паре трения с серым чугуном СЧ 21-40 в виде суммарного износа образца и .контртела, мм.Полученные результаты представлены в табл. 2.В табл. 1 приведен химический состав предлагаемого и принятого за прототип чугунов; в табл, 2 - их механические свойства.Как видно из табл. 1 и 2, изменение концентрации хрома, никеля и ванадия, а также дополнительный ввод церия, кальция и титана существенно повышают прочность отливок при снижении их твердости, выравнивают :структуру и свойства по сечениям отливки, снижают склонность чугуна к 1,отбелу. При этом значительно снижается суммарный износ пары трения.Сплав предлагаемого состава имеет в структуре мелкодисперсный перлит 31784 Ьи измельченный графит. Включения цементита и феррита отсутствуют.Оптимальный состав сплава содержитингредиенты в концентрациях, соответствующих сплаву 3 в табл. 1. Технология получения предлагаемогосплава заключается в сплавлении. компонентов в электрических печах, введе-нии легирующих элементов с помощьюсоответствующих ферросплавов и модифицировании перед заливкой церием икальцием. Насыщение азотом может производиться помимо азотированных ферросплавов за счет плазмы электродуговой печи, а также при плазменно-индукционном переплаве с использованиемазота в качестве плазмообразующегогаза.20Заказ 3670/34 Тираж 657 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва,Ж, Раушская наб.,д.4/5филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот, церий и железо, о т л и ч а ю - 5 щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности и равномерности и распределения твердости в отливках с толщиной стенки от 5 до 40 мм, он дополнительно содержит титан и каль- В ций при следующем соотношении ингредиентов, вес.4:Углерод 2,9-3,5Кремний 1,7-2,5Марганец 0,3-0,815Хром 0,05-0,3 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР М 785376, кл. С 22 С 37/10, 19792. Авторское свидетельство СССР й 428031, кл, С 22 С 37/00, 1972,3 Авторское свидетельство СССР по заявке У 2806281,кл,С 22 С 37/10,1979