Серый перлитный чугун

Номер патента: 16638

Опубликовано: 30.12.2012

Авторы: Марукович Евгений Игнатьевич, Карпенко Михаил Иванович

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ(71) Заявитель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(72) Авторы Марукович Евгений Игнатьевич Карпенко Михаил Иванович(73) Патентообладатель Государственное научное учреждение Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси(57) Серый перлитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, редкоземельные металлы, кальций, магний, хром, алюминий и железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит медь и барий при следующем соотношении компонентов, мас.углерод 3,0-3,7 кремний 2,0-2,4 марганец 0,5-1,0 редкоземельные металлы 0,003-0,050 кальций 0,002-0,030 магний 0,002-0,020 хром 0,012-0,200 алюминий 0,002-0,020 медь 0,015-0,070 барий 0,002-0,030 железо остальное. Изобретение относится к области металлургии, в частности к изысканию серых перлитных чугунов, работающих в условиях интенсивного износа и применяемых для изготовления деталей автотракторных двигателей. Известен чугун для гильз цилиндров 1 следующего химического состава, мас.углерод 3,3-3,6 кремний 1,8-2,8 марганец 0,4-1,0 фосфор до 0,8 сера до 0,1 хром 0,01-0,55 молибден 0,01-0,2 16638 1 2012.12.30 олово 0,01-0,2 сурьма 0,01-0,2 медь 0,01-0,2 железо остальное. В литом состоянии микроструктура чугуна состоит из перлита, феррита (до 5 ) и пластинчатого графита. Он обеспечивает недостаточную эксплуатационную стойкость и сопротивляемость трещинам и задирам. Известен серый перлитный чугун с вермикулярным графитом 2, содержащий мас.углерод 2,8-4,2 кремний 2,0-3,8 марганец 0,1-1,0 фосфор 0,001-0,3 сера 0,001-0,1 сурьма 0,07-1,0 железо остальное. Чугун модифицируют мишметаллом с 99 РЗМ в количестве 0,25 от массы исходного чугуна и 75 -ным ферросилицием в количестве 0,5 . Дисперсность перлита чугуна в отливках недостаточна, в структуре содержится много феррита, что снижает механические и эксплуатационные свойства. По технической сущности и достигаемому эффекту наиболее близким является серый перлитный чугун 3 следующего химического состава, мас.углерод 3,0-3,7 кремний 2,0-2,4 марганец 0,7-0,8 редкоземельные металлы 0,003-0,050 кальций 0,002-0,030 магний 0,002-0,020 хром 0,012-0,200 алюминий 0,002-0,100 железо остальное. Известный чугун обладает следующими механическими и эксплуатационными свойствами временное сопротивление при растяжении, МПа 285-312 твердость, НВ 221-229 2 динамическая прочность, дж/см ,9,2-10,8 износостойкость при трении,мкм/ч 0,68-0,78 время до образования задира при интенсивном трении, ч 15,2-17,3. Недостатком известного чугуна является низкая динамическая прочность, что снижает износостойкость при интенсивном трении. Задачей изобретения является повышение динамической прочности износостойкости при трении. Техническая задача достигается тем, что серый перлитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, редкоземельные металлы, кальций, магний, хром, алюминий и железо, дополнительно содержит медь и барий при следующем соотношении компонентов, мас.углерод 3,0-3,7 кремний 2,0-2,4 марганец 0,5-1,0 редкоземельные металлы 0,003-0,050 2 16638 1 2012.12.30 кальций 0,002-0,030 магний 0,002-0,020 хром 0,012-0,200 алюминий 0,002-0,020 медь 0,015-0,070 барий 0,002-0,030 железо остальное. В предлагаемом чугуне медь способствует измельчению дисперсности перлита, повышению износостойкости и динамической прочности. При содержании меди до 0,015 ее перлитизирующее влияние на структуру чугуна в отливках недостаточное, а динамическая прочность и износостойкость низкие. При увеличении содержания меди более 0,070 усиливается задирообразование при интенсивном трении. Дополнительное введение бария в количестве 0,002-0,030 связано с его эффективным модифицирующим влиянием на структуру, способствующим очищению границ зерен и повышению эксплуатационных свойств чугуна при интенсивном трении до образования задира. При концентрации бария до 0,002 его модифицирующее влияние на структуру и свойства чугуна сказывается незначительно, а при повышении его содержания более 0,030 начинает проявляться его графитизирующее влияние и снижается износостойкость чугуна. Углерод и кремний являются основными элементами, формирующими структуру чугуна и их содержание соответствует общепризнанным нормам, как и содержание основных модифицирующих элементов редкоземельных металлов, магния и кальция, которые способствуют образованию вермикулярного графита и его измельчению. Верхний предел содержания марганца, являющегося перлитизирующим элементом,повышен до 1,0 , а верхний предел содержания алюминия, являющегося графитизатором, соответственно снижен до концентрации 0,020 . Выше этой концентрации алюминия отмечается пленкообразование в структуре и снижение износостойкости чугуна. Хром в количестве 0,012-0,200 способствует повышению дисперсности структуры и износостойкости чугуна. При его концентрации более 0,200 отмечается образование карбидов в структуре и снижение динамической прочности. При концентрации хрома до 0,012 его влияние на структуру и свойства чугуна малозаметно. Чугун выплавляют в открытых индукционных печах с использованием в качестве шихты рафинированных литейных чугунов, чугунного лома, высокоуглеродистого феррохрома, ферромарганца и меди. Из печи расплав выпускают после рафинирования в разливочные ковши при 1390-1430 С, в которые предварительно введены силикобарий,комплексные модификаторы, содержащие редкоземельные металлы, магний, кальций,кремний и алюминий. Из чугунов отливают цилиндрические ( 30 мм) образцы для механических испытаний, клиновые и другие технологические пробы и отдельные детали кормоуборочных комбайнов и автотракторных двигателей, которые подвергаются интенсивному износу. В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, а в табл. 2 - механические и эксплуатационные характеристики чугунов в отливках, где состав 1 - известный чугун и составы 3, 4 и 5 - предложенный чугун. Для определения динамической прочности использованы образцы с размерами 101055 мм без надреза. Металлографические исследования структуры цилиндрических стандартных образцов 30 мм и отливок цилиндров двигателей показали, что в предложенном чугуне преобладают графитные включения вермикулярной формы диаметром 30-60 мм, а дисперсность перлита составляет ПД 0,3-ПД 0,5. Как видно из табл. 2, предложенный чугун имеет более высокие значения динамической прочности и износостойкости. 3 16638 1 2012.12.30 Таблица 1 Компоненты Углерод Кремний Марганец Редкоземельные металлы Кальций Магний Хром Алюминий Медь Барий Железо Наименование показателей Временное сопротивление при растяжении, МПа Твердость, НВ Износостойкость при трении, мкм/ч Динимическая прочность, Дж/см 2 Время до образования задира при интенсивном трении, ч Предельный режим работы при трении , м/с Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: C22C 37/10

Метки: чугун, серый, перлитный

Код ссылки

<a href="https://by.patents.su/4-16638-seryjj-perlitnyjj-chugun.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Серый перлитный чугун</a>

Похожие патенты