Патент на изобретение №2365660
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
(54) ЧУГУН
(57) Реферат:
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам чугуна для отливок блоков цилиндров автомобилей повышенной грузоподъемности. Чугун содержит, мас.%: углерод 3,15-3,30; кремний 1,2-1,7; марганец 0,7-1,0; хром 0,4-0,6; никель 0,02-0,2; медь 0,6-0,9; титан 0,03-0,08; цирконий 0,03-0,08; стронций 0,03-0,1; железо – остальное. Чугун обладает высокой износостойкостью. 2 табл.
Изобретение относится к металлургии литейного производства, в частности к разработке составов чугуна для отливок блоков цилиндров автомобилей повышенной грузоподъемности. Известен серый чугун, содержащий, маc.%:
(SU 1006531 А, 23.03.1983, МПК С22С 37/10). Наиболее близким к заявляемому является чугун, содержащий, мас.%:
(RU 2281982, С22С 37/10). Указанный чугун также имеет недостаточную износостойкость. Заявляемое техническое решение направлено на увеличение износостойкости полученного чугуна с размерами графитовых включений в пределах 90-120 мкм. Для решения поставленной задачи предлагается чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, медь, цирконий, стронций и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Пределы содержания углерода в чугуне определены с целью получения в структуре чугуна большого количества мелких включений графита (ПГд 90-120 мкм). Если содержание углерода будет менее 3,15 маc.%, размер графитовых включений ПГд будет менее 90 мкм, что может привести к повышенному образованию трещин. Если содержание углерода будет более 3,3 маc.%, размер графитовых включений будет более 120 мкм, что приведет к резкому снижению твердости. Содержание в чугуне кремния выбрано по тем же соображениям, а также из-за необходимости получения перлитной структуры с дисперсностью перлита Пд 0,1-0,3 мкм. При содержании кремния менее 1,9 маc.% в структуре чугуна получаются свободные карбиды железа (цементит), при этом в тонких сечениях образуется «отбел». При содержании кремния более 2,3 маc.% размер графитовых включений ПГд будет более 120 мкм, что приведет к резкому снижению твердости. Марганец в чугун переходит из шихтовых материалов как постоянный компонент чушковых чугунов. При выбранном составе чугуна указанные пределы марганца (0,7-1,0 маc.%) определены как условие получения отливок с низким содержанием серы и с высокими механическими свойствами в литом состоянии как в тонкостенных (при нижнем содержании марганца), так и в толстостенных (при верхнем значении марганца) отливках. При содержании марганца менее 0,7 маc.% уменьшается твердость, при содержании марганца более 1 маc.% ухудшается морфология графита. Содержание хрома в пределах 0,4-0,6 маc.% выбрано исходя из соображений получения чугуна необходимой твердости и удовлетворительной обрабатываемости резанием. При содержании хрома менее 0,4 маc.% увеличивается дисперсность перлита и увеличивается размер графитовых включений. При содержании хрома в чугуне более 0,6 маc.% увеличивается твердость и ухудшается обрабатываемость резанием. Медь и никель входят в состав чугуна как легирующие элементы, упрочняющие металлическую основу и с целью выравнивания структуры и свойств чугуна по сечению отливок. Никель, кроме того, способствует повышению растворимости в чугуне меди, обладающей большей перлитизирующей и упрочняющей способностью. При содержании меди менее 0,15 маc.% и содержании никеля менее 0,02 мас.% в структуре чугуна образуется феррит, снижающий износостойкость чугуна. Верхнее содержание меди 0,5 маc.% и никеля 0,2 мас.% ограничено из-за повышения твердости и ухудшения обрабатываемости резанием. Титан измельчает структуру, повышает прочность чугуна. При количестве менее 0,03 маc.% влияние его на механические свойства незначительно, при содержании более 0,08 мас.% появляется опасность появления неметаллических включений и снижения механических свойств чугуна. Цирконий в предлагаемых количествах измельчает кристаллическую структуру чугуна, препятствует распространению трещин, рафинирует расплав по азоту, образуя тугоплавкие карбиды циркония. При содержании менее 0,03 маc.% действие его незначительно, повышение содержания циркония более 0,08 мас.% приводит к образованию большого количества карбидов и нитридов циркония, являющимися хрупкими фазами, ухудшающими свойства чугуна. Стронций способствует графитизации чугуна, значительно снижает образование «отбела» в тонкостенных отливках. При содержании стронция менее 0,03 маc.% действие его незначительно, при содержании стронция более 0,1 маc.% снижается прочность чугуна. Испытания предлагаемого чугуна произведены на литейном заводе ОАО «КАМА3-Металлургия». Чугун выплавляли в дуговой электропечи, необходимые добавки ферросплавов (ферросилиций, феррохром, ферротитан) и легирующие элементы (никель, медь) вводили в печь, а модифицирование проводили вводом на дно ковша ферросилиция, содержащего стронций и цирконий. Одновременно с этим на дно ковша вводили графит гранулированный и ферромарганец. Отливали вертикальные пробы диаметром 30 мм и высотой 250 мм, из которых изготавливали образцы для изучения структуры, механических свойств и твердости чугуна. Показателем износостойкости является форма, распределение, величина графитовых включений и дисперсность перлита, которые определяли методом количественной металлографии. Структуру чугуна изучали в зоне разрушения образцов после испытаний. Химические составы изученных чугунов приведены в таблице 1. Результаты исследований приведены в таблице 2. Как следует из проведенных испытаний, предлагаемый состав чугуна позволяет стабилизировать размер графитовых включений равномерно распределенной прямолинейной формы и уменьшить дисперсность перлита.
Формула изобретения
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, цирконий, стронций и железо, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
