SU1696560A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве машиностроительных деталей. Цель изобретени  - повышение износостойкости и задироустойчивости. Чугун содержит, мае % С 3-4,0, Si 1,8-3,5; Мп 0,4-0,9 Си 0,3-2,0, NI 0,5-4 0; Сг 0,3-2,0; Мд 0,01-0,08; Се 0.01-0 06, В 0,003-0,004 и Fe - остальное Дополнительный ввод в состав чугуна В, а также выбор в нем соотношени  С В 900 - 1100 и 0,6ЈSi/C60,9 позволили повысить износостойкость в 1,08-1,36 раза и за- дироустойчивость в 1,15-1,25 раза. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к области металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  производства машиностроительных деталей.

Цель изобретени  - повышение износостойкости и задироустойчивости

Изобретение иллюстрируетс  примерами конкретного применени  Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Содержание углерода в предлагаемом чугуне выбрано несколько выше, чем в обычном сером чугуне. Это сделано дл  облегчени  технологии его выплавки, повышени  литейных свойств. При этом отрицательное вли ние повышенного содержани  углерода исключено благодар  шаровидной форме включений графита.

Как известно, кремний оказывает значительное вли ние на структуру и механические свойства чугуна

Верхний предел содержани  кремни  в предлагаемом чугуне ограничен необходимостью предотвращени  по влени  хрупкости чугуна, нижний - достаточным минимальным эффектом графитообразующего компонента Дл  получени  наилучших свойств в предлагаемом чугуне содержание углерода и кремни  взаимоув заны неравенством 0 6 Si/C 0,9.

При соотношении содержани  Si/C менее 0 6 чугун склонен к повышенному образованию усадочных раковин и имеет мосто тенденци  к отбеливанию, при соотношении содержани  Si/C более 0,9 наблюдаетс   вление, называемое флотацией графита что резко снижает его свойства.

Нижний предел содержани  марганца выбран дл  того, чтобы ослабить вли ние кромки на образование ферритной составл ющей структуры а также устранени  вредного вли ни  серы путем св зывани  ее в сульфиды

Верхний предел содержани  марганца выбран дл  сохранени  минимально необходимого уровн  пластических свойств и ударной в зкости чугуна

Медь и никель, вход щие в состав чугуна в предлагаемых пределах способствуют

(Л

С

о чх о ел о о

графитизации и преп тствуют отбеливанию чугуна, повышают прокаливаемость металлической матрицы при его термической обработке .

Вли ние этих элементов на структуру и свойства чугуна идентичны, однако различны по инициативности.

Минимальное содержание их ограничено , соответственно составл ет 0,3 и 0,5% или в сумме 0,8%. Это обусловлено тем, что при суммарном содержании этих компонентов ниже 0,8% ухудшаютс  антифрикционные свойства чугуна, Верхнее содержание меди ограничено 2%, так как количество выше этого содержани  меди преп тствует образованию шаровидного графита.

Увеличение содержани  никел  сверх 4% приводит при упрочн ющей термообработке к смешанной структуре металлической матрицы (перлит, троостит, бейнит), что неблагопри тно сказываетс  на пластических и в зких свойствах, снижает износостойкость чугуна.

Содержание хрома ограничено в св зи с его антиграфитизирующим вли нием, а его нижний предел - минимально необходимым количеством дл  получени  упрочн ющего эффекта.

Магний и церий использованы как сфе- роидизаторы. Эффект этих элементов имеет место при их остаточном содержании в чугуне не менее соответственно 0,03 и 0,02%. В противном случае шаровидна  форма графита образуетс  лишь частично.

В то же врем  излишнее содержание этих элементов приводит сначала к образованию цементита, а затем, в процессе термообработки , - пластинчатого графита. Поэтому остаточное содержание не должно превосходить 0,08 и 0,06% соответственно. Бор в чугуне со свободным графитом содержитс , в основном, в металлической матрице, представл ющей собой дл  предлагаемого состава чугуна эвтектоидную сталь в общем случае перлитной структуры. Как показывают результаты многочисленных исследований, бор, обогаща  межкри- сталлитный слой аустенита и уменьша  разность свободных энергий у- и а-фаз, затрудн ет образование зародыша критического размера, что увеличивает устойчивость аустенита и повышает прокаливаемость . Указанный эффект обеспечиваетс  только тем бором, который растворен в железе .

Теоретические расчеты и результаты практических исследований показывают, что бор, как и углерод, образует с железом твердый раствор внедрени  при следующей степени сродства: на 200-250 атомов, содержащихс  в твердом растворе, приходитс  1 атом бора. Остальной бор, образу  химическое соединение с железом FenBm (состав точно не установлен), не только не

оказывает положительного вли ни , но способствует по влению отрицательного эффекта . С учетом атомных масс бора и углерода, а также распределение последнего между металлической матрицей и графитом , соотношение содержани  углерода и ( бора в чугуне прин то С/В 900-1100.

Дл  исследовани  свойств предлагаемого чугуна были выплавлены три плавки по

160 мг кажда  (на нижнем, среднем и верхнем содержании компонентов) (данные в таблице опытной проверки состава чугуна). Технологи  выплавки, легировани  и модифицировани  ничем не отличалась от обычной , прин той в практике литейного производства:

Металл заливали в песчаные формы; были отлиты заготовки под штампы холодной выт жки0250-450 мм; h 100-500 мм, максимальна  толщина стенки 200 мм.

Заготовки подвергались упрочн ющей термической обработке (закалка + высокий отпуск).

Исследовани  износостойкости и сгойкости против задиров проводили на образцах , вырезанных из заготовок. Износостойкость и сопротивление задиру определ ли по известной методике на машине трени .

Как следует из таблицы дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна бора позволил повысить износостойкость в 1,08-1,36 раза и задироустойчивость в 1,15- 1,25 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун преимущественно дл  штампов глубокой выт жки, содержащий углерод, 1фемний, марганец, медь, никель, хром, магний , церий и железо, отличающийс  тем, что,с целью повышени  износостойкости и задироустойчивости, он дополнительно содержит бор при следующем соотно- 0 шении компонентов, мае.%:

   Углерод3-4,0

   Кремний1,8-3,5

   Марганец0,4-0,9

   Медь0,3-2,0

   5 Никель0,5-4,0

   Хром0,3-2,0

   Магний0,01-0.08

   Церий0,01-0,06

   Бор0,003-0,004

   ЖелезоОстальное

   при этом соотношение С/В 900-1100, а соотношение содержани  кремни  и углерода удовлетвор ет неравенству 0,6 SI/C

   0,9.

   Известный

   Предлагаемый 1

   2 3

   Ц

   5

   3,32,151..050,41,23О, U0,0550,015

   3,01,60,40,3 0,50,30,010,01

   3,62,70,50,93,01,20,050,04

   4,03,50,92,04,02,00,,06

   3,612, 6 0,821,131,91,310,020,05

   3,312,980,681,83,21,650,060,03

   0,0030 - 0,0035 - 0,0040 - 0,004 - 0,003 Продолжение таблицы

   100029,3

   102823,6

   100025,4

   90027,1

   110026,1

   4190 4540 4270 4210 4195