SU1135790A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий,бор, фосфор, титан, медь, никель и железо, отлич ающий.с   тем, что. с целью повышени  прочности и износостойкости , он дополнительно содер жит;ниобий, церий и лантан при следующем соотнюшении компонентов, мас.%: 2,8 - 3,4 Углерод 1,8 - 2,4 Кремний 0,4 - 0,8 Марганец 0,01- 0,25 Хром 0,2 - 0,8 Ванадий 0,005-0,08 Бор 0,05- 0,3 Фосфор 0,2 - 0,8 Титан 0,7 - 2,5 Медь 0,1 - 1,5 Никель 0,6 - 1,5 Ниобий 0,01- 0,03 Церий 0,02- 0,04 Лантан Остальное. Железо

Description

111 Изобретение относитс  к металлургии , в частности к износостойким чугунам , примен емым дл  изготовлени  деталей, работающих в узлах трени  с ограниченной смазкой при повышенных температурах, например дл  элементов уплотнений двигателей внутреннего ег рани . Известен чугун, содержащий угле-род , кремний, марганец, хром, медь, никель, молибден, ванадий и железо при следующем содержании компонентов мае.%: Углерод3,4-3,8 Кремний2,5-3,2 Марганец . 0,5 - 0,8 Хром0,4 - 0,7 Медь0,8 - 1,2 Никель0,5 - 0,8 Молибден 0,8-1,3 Ванадий0,1-0,3 ЖелезоОстальное. Этот чугун примен етс  дл  изготовлени  поршневых колец двигателей внутреннего сгорани  и элементов уплотнени  J Однако нар ду с удовлетворительными свойствами - высоким сопротивлением схватыванию и хорошей обраб 1тываемостью, он недостаточно износ стоек, особенно при работе в паре износостойкими покрыти ми. Наиболее близкю4 к предлагаемом по технической сущности и достигае мому результату  вл етс  чугун содержащий мас.%: 3,0 - 3,8 Углерод 1,6 - 3,0 Кремний 0,4 - 1,0 Марганец 0,45- 1,35 0,03- 0,18 Ванадий 0,005-0,1 0,1 - 0,5 Фосфор 0,02- 0,3 0,3 - 1,0 0,8 Никель 0,1 Остальное Железо Однако содержание хрома в чугун известного состава более 0,3% приводит к образованию сложного карби ( Ре,Сг)лС ,неустойчивого к воздействию высоких температур, что при экстремальных услови х трени  спо собствует резкому снижению износо стойкости. Цель изобретени  - повышение прочности и износостойкости.чугун Поставленна  цель достигаетс  ем, что чугун, содержащий углерод, ремний, марганец, хром, ванадий, ор, фосфор, титан, медь, никель и елезо, дополнительно содержит ниоий , церий и лантан при следующем оотношении компонентов,мае.%: 2,8 - 3,4 Углерод 1,8 - 2,4 Кремний 0,4 - 0,8 Марганец 0,01- 0,25 0,2 - 0,8 Ванадий 0,005-0,08 0,05- 0,3 Фосфор 0,2 0 ,7 0 ,1 Никель 0,6 - 1,5 Ниобий 0,01- 0,03 0,02- 0,04 Лантан Остальное Железо Введение углерода и кремни  меньше нижнего предела приводит к отбелу и ухудшению обрабатываемости. Повышение их выше верхнего предела способствует увеличению размеров включений графита пластинчатой формы , а также по влению фериттной структурной составл ющей, что св зано со снижением износостойкости; Введение марганца меньше нижнего предела не оказывает вли ние на структуру, а следовательно, и на прочностные свойства сугуна. Присадка марганца вьше верхнего предела повышает твердость, что отрицательно сказываетс  на обрабатываемости чугуна - увеличиваетс  расход режущего инструмента, а износостойкость остаетс  без увеличени . Фосфор способствует увеличению жидкотекучести и износостойкости, однако введение его больше верхнего предела приводит к образованию рыхлот и снижению прочности. Добавка малых количеств хрома приводит к образованию дисперсных карбнцов, что положительно сказываетс  на равномерности структуры металлической основы. Присадка его меньше нижнего предела практически не оказывает вли ни , а выше верхнего предела - приводит к образованию карбида (Ге,Сг)лС , неустойчивого к воздействию высоких температур, что способствует снижению износостойкости при трении скольжени . Никель и медь способствуют графи-; тизации, улучшают структуру, снижают склонность к отбелу и увеличивают в зкость чугуна. Содержание.этих элементов выше верхнего предела приводит к тому, что никель способствует усилению графитизации, а медь начинает выдел тьс  в свободном состо нии. Это приводит к снижению прочностных свойств, теплопроводности , а следовательно, и износостойкос ти. Введение этих элементов меньше нижнего предела практически не оказывает вли ни - на процесс кристаллизации расплава, а следовательно, свойства чугуна. Присадка бора в пределе 0,0050 ,08% приводит к образованию мелкодисперсных карбидов бора с большой температурой плавлени , которые ста билизируют границы зерен металлической основы, замедл ют рост зерен, способству  тем самым образованию мелкодисперсной структуры и увеличе нию прочностных свойств чугуна при высоких температурых. Одновременно увеличиваетс  износостойкость деталей в процессе трени . Аналогичное вли ние оказывают ва надий и титан. В частности вли ние титана про вл етс  через его раскислительное и нитридообразующее действие на состо ние расплава, измен   при этом услови  кристаллизации . В результате происходит увеличение жаростойкости и жаропрочности легированного серого чугуна.Присадк ванади  мецьше нижнего предела недостаточна , а больше - ведет к увеличению содержани  карбидов, что не позвол ет получать требуемую структуру . Введение титана меньше нижнего предела не оказывает вли ние на расплав , а больше - ведет к загр знению жидкого металла неметаллическими включени ми. Присадка ниоби  приводит к уменьшению отбела чугуна, увеличению количества эвтектических зерен на единицу площади, стабилизации и однород ности структуры. Это непосредственно св зано как с увеличением свойств чугуна при повышенных температурах, так и с увеличением износостойкости Содержание ниоби  меньше нижнего предела не приводит к необходимым свойствам, т.е. в недостаточной сте пени стабилизирует перлитную структу ру. Введение ниоби  ныте верхнего предела хот  и приводит к увеличенику износостойкости, однако обрабатываемость отливок резко ухудшаетс . Эффективность вли ни  процесса легировани  на износостойкость серого чугуна заметно повьш1аетс  при модифицировании лантаном и церием. Это св зано с изменением характера неметаллических включений, распределением локальных напр жений, а микроструктура, полученна  в отливках из этого чугуна, практически полностью удовлетвор ет требовани м которые предъ вл ютс  к структурам износостойких сплавов. Присадка этих элементов меньше нижнего предела неэффективна, а выше верхнего предела приводит к по влению в структуре чугуна интерметаллидов , которые ухудшают прочностные свойства чугуна, а следовательно износостойкость деталей. Пример. Выплавку провод т в индукционной печи ИСТ 016 с кислой футеровкой. В жидкий металл при 490-I520 С вводили легирующие элементы; медь, никель, ниобий, бор, феррованадий,ферротитан и феррофосфор. Дробленный ферросилиций ФС75, церий и лантан ввод т в ковш за 3-5 мин до разливки чугуна. Заливку в разовые формы осуществл ют при 14201380с . Химический срстав выплавленных чугунов приведен в табл.1. Образцы каждой плавки испытывают на прочность и твердость при различных температурах, а также определ ют теплопроводность, модуль упругости и износостойкость. Испытани  на износ провод т на машине трени  с возвратко-поступательным движением с усилием 500-2000 кгс/см в течение 20 ч. Результаты испытаний представлены Б т бл.2. Испытани  показали, что предлагаемый чугун обладает более высокими физико-механическими свойствами таки ми, как статическа  прочность и твердость при высоких температурах, модуль упругости и износостойкость. Полученные свойства позвол ют заключить , что низколегированный чугуи можно с успехом использовать в изготовлении деталей, работающих в узлах трени  с ограниченной смазкой.

CO

vO

CO

CO

in

ft

;

«Ч

о

о

о

CO

- in

r

CO

CO

CN|

«JCO

-

Claims (1)

1. ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий,бор, фосфор, титан, медь, никель и железо, отличающий.ся тем, что, с целью повышения прочности и износостойкости, он дополнительно содер;· жит; ниобий, церий и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод 2,8 - 3,4 Кремний 1,8 - 2,4 Марганец 0,4 - 0,8 Хром 0,01- 0,25 Ванадий 0,2 - 0,8 Бор 0,005-0,08 Фосфор 0,05- 0,3 Титан 0,2 - 0,8 Медь 0,7 - 2,5 Никель 0,1 - 1,5 Ниобий 0,6 - 1,5 Церий 0,01- 0,03 е 8 Лантан 0,02- 0,04 Железо Остальное- £

   1 1135790