SU1032036A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан , медь, ванадий, алюминий, и железо , отличаю щийс   тем, что, с целью повышени  прочности отливок и твердости закаленного сло , он содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %: 3,2-3,5 Углерод 2,2-2,8 Кремний 0,6-1,2 Марганец 0,45-0,8 Хром 0,1-0,3 Никель 0,03-0,1 Титан 0,15-0,40 Медь 0,1-0,3 Ванадий 0,005-0,05 Алюминий Железо Остальное

Description

Изобретение относитс  к металлу гии, в частности к изысканию сост ва чугунов дл  получени  отливок с закаленным поверхностным слоем, о ладающим высокой износостойкостью Известен чугун Jl} следующего . состава, вес. %: Углерод 2,9-3,5 Кремний If 7-2,7 Марганец . 0,3-0,8 Хром 0,1-0,5 Никель 0,05-0,30 Азот О,005-0,03 . Ванадий 0,15-0,50 Церий О,005-0, 02 Алюминий 0,001-0,10 Железо Остальное Указанный сплав за счет компле сногО легировани  имеет высокие м ханические свойства. Однако он не обеспечивает требуемую твердость чугу)1а в закале ном состо нии ,и износостойкость при изготовлении гильз форсировагишх дизельных дви телей. , Паиболее близким ио техническо сущности и достигаемому результат к предлагаемому  вл етс  чугун 1,2 содерлшщий компоненты в следующем соотношении, вес. %: Углерод 2,9-3,5 Кремний 1,8-2,6 Марганец 0,4-0,8 Хром 0,15-0,4 Никель 0,1-0,4 .Алюминий 0,005-0,02 Ванадий 0,1-0,3 Церий .0,005-0,02 Медь 0,02-0,3 Железо Остальное Известный чугун не обеспечивае высокую твердость сплава, особенн 1г,отливках с толщиной стенки боле 20 мм. Кроме того, при содержании компонентов на нижнем пределе повы шаетс  веро тность к по влению фе рита в структуре сплава, что оказывает отрицательное вли ние на твердость чугупа в закаленном сос  нии., Недостатком известного чугуна л етс  то, что предел прочности пр изгибе 55-56 кгс-мм. Цель изобретени  - повышение пр ности отливок и твердости закаленн го сло . Указанна  цель достигаетс  тем чтЬ чугун, содержащий углерод, кре ний, марганец, хром, никель, тита меди., ванадий, алюминий и железо, содержит компоненты в следующем со отношении, вес. %: Углерод 3,2-3,5 Кремний 2,2-2,8 Марганец 0,6-1,2 Хром 0,45-0,8 Никель 0,1-0,3 Титан 0,03-0,1 Медь 0,15-0,40 Ванадий 0,1-0,3 Алюминий 0,005-0,05 Железо Остальное Наличие в сплаве повышенного содержани  хрома (0,45-0,8%) в сочетании с марганцем (0,6-1,2%), ванадием (0,1-0,3%), никелем (0,1-0,3%), титаном (0,03-0,1-%) и медьй (0,150 ,4%) обеспечивает повышение твердости сплава, а такхсе способствует равномерному ее распределению по сечени м отливки.При этом обеспечиваетс  высока  твердость чугуна в закаленном состо нии. Наличие в составе сплава алюмттнгг  (0,005-0,05%) снижает склонность rvryFia к отбелу. Кроме того, зс- едстЕтге заг)од1:ьж1евогс) действи  тугоплавких частиц (нитридов и оксидо7з) H3MeJib4aeTc:.4 эвтектическое зерно и псвьаг;аютсл механические свойства отливок. Нредолы концентрации углерода .(3,2-3,5%) и кремни  (2,22 ,8%) установлены, исход  из требовани  получени  отливок без отбела (нижний предел) -и достижени  достаточно высокой ТЕердости (верхний предел). Дл  получени  сплавов выплавлены три состава, содержащих каждый желе30 , углерод, кремний, марга нец, хром, 1кель, титан, ванадий ,медь, алюминий ,вз тых на нижнем, среднем и верхнем пре-; i делах. Дл  сравнительных испытаний использован известный сплав (прототип ) , содержащий железо, углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, ванадий, церий, медь, титан , вз тый при среднем содержании ингредиентов. . . Сплавы готов тс  в тигельной индукционной печи емкостью 40 кг.скислой футеровкой. В качестве шихты используютс  литейный чугун марки ЛК4, стальной лом, ферросплавы кремни , марганца, никел , хрома, ванади , титана, а также электролитическа  медь. Литейный чугун и стальной лом плав тс  совместно, затем при температуре жидкого Металла ввод т все ферросплавы, за исключением ферротитана , алюмини  и меди. I. . При полном растворении ферросплавов металл заливают в разливочный ковш, в него ввод т ферротитан, алйминий и медь. Оптимальна  температура ввода 1360-1400с. Отливки получают в песчано-глинистых формах. При этом определ ют предел прочности на раст жение чугуна и его твердость как в литом, так и в закаленном состо ни х , i После охлаждени -отливки прдвергают предварительной механической обработке. Заготовки (поверхностный

рлой) нагревают ТВЧ до 850-880 С и закаливают душированием водой. Затем заготовки подвергают отжигу при 250°С в течение 1,5 ч дл  сн ти  межфазных напр жений.

Химический состав известного и предлагаемого чугуна и их свойства приведены в табл 1 « 2.

Как видно из табл. 1 ri 2 при изменений пределов содержани  в сплаве хрома и марганца С5паественно повышаетс  твердость чугуна в закаленном состо нии. Нс1личие в составе сплава ванади , хрома, никел , титана в сочетании с графитизирз кидей добавкой алюмини  (О,005-0;05%) обеспечивает получение отливок без отбела , при этом значительно возрастает предел прочности при изгибе чугуна. Кроме того, за счет комплекса ле-. гирующих элементов обеспечиваетс  получение более равномерной твердости закаленного сло . Структура предлагаемого сплава в литом состо нии полностью перлитна  с включени ми смешанных карбидов; а в закаленном сос.то нии состоит из мартенсита в стадии распада. Наличие в сплаве марганца ниже 0,6, а хрома ниже 0,45% не обеспечивает получени  достаточной твердости чугуна, а при содержании марганца выше 1,2, а хрома выше 0,8 повышаетс  склонность чугуна к «этбелу. Нижние пределы содержани  никел  (0,1%) и меди (0,15%) выбраны, исход  из получени  перлитной структуры чугуна, а верхние пределы содержани  0,3% и 0,4% соответственно выбраны, исход  из получени  высокой прочности. Пределы содержани  титана (0,03-0,1) выбраны: нижний исход  из получени  равномерного распределени  графита, а верхний обусловлен снижением жидкотекучести чугу0 на приконцентрации Ti более 0,1%, Содержание ванади  (0,1-0,3%) выбрано , исход  из получени  высоких механических свойств, а также твердости в закаленном состо нии. Пределы 5 содержани  (0,005-0,05%) обеспечивают получение отливок без отбела.

Оптимальный состав предлагаемого сплава содержит, %: углерода 3,3; кремни  2,5; марганца 0,9; хрома 0,6;

0 никел  0,2; титана 0,07; меди 0,25; ванади  0,2; алюмини  , остальное железо.

Предлагаемый сплав целесообразно использовать дл  изготовлени  отли5 вок гильз дизельных двигателей тракторов и автомобилей. Экономическа  эффективность от применени  предлагаемого состава чугуна обеспечиваетс  повышением моторесурса двигателей за

0 счет увеличени  срока службы двигателей и узлов. Расчетный экономический эффект составл ет 114000 руб.

Таблица 2

Известный Средний.

Предлагаемый Нижний Средний Верхний

42 45 47 48

Claims (1)

1. ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, медь, ванадий, алюминий, и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности отливок и твердости закаленного слоя, он содержит компоненты в следующем соотношении, вес. %:

   Углерод 3,2-3,5 Кремний 2,2-2,8 Марганец 0,6-1,2 Хром 0,45-0,8 Никель 0,1-0,3 Титан 0,03-0,1 Медь 0,15-0,40 Ванадий 0,1-0,3 Алюминий 0,005-0,05 1 Железо Остальное ω с г·»