close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY16638

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2012.12.30
(12)
(51) МПК
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 22C 37/10
(2006.01)
СЕРЫЙ ПЕРЛИТНЫЙ ЧУГУН
(21) Номер заявки: a 20101833
(22) 2010.12.17
(43) 2012.08.30
(71) Заявитель: Государственное научное
учреждение "Институт технологии
металлов Национальной академии
наук Беларуси" (BY)
(72) Авторы: Марукович Евгений Игнатьевич; Карпенко Михаил Иванович
(BY)
BY 16638 C1 2012.12.30
BY (11) 16638
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель: Государственное
научное учреждение "Институт технологии металлов Национальной академии наук Беларуси" (BY)
(56) BY 10446 C1, 2008.
BY 12166 C1, 2009.
SU 1752816 A1, 1992.
BY 9859 A1, 2007.
DE 3929804 A1, 1991.
JP 10317093 A, 1998.
EP 0144907 A2, 1985.
(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
BY 16638 C1 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
BY 16638 C1 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 10×10×55 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
BY 16638 C1 2012.12.30
Таблица 1
Компоненты
Углерод
Кремний
Марганец
Редкоземельные
металлы
Кальций
Магний
Хром
Алюминий
Медь
Барий
Железо
1(изв.)
3,5
2,2
0,6
0,02
0,01
0,01
0,015
од
Ост.
Содержание компонентов в чугунах, мас. %
2
3
4
5
2,8
3,0
3,3
3,7
1,9
2,0
2,2
2,4
0,4
0,5
0,7
1,0
0,001
0,001
0,001
0,01
0,001
0,01
0,001
Ост.
0,003
0,002
0,002
0,012
0,002
0,015
0,002
Ост.
0,02
0,01
0,01
0,10
0,01
0,03
0,01
Ост.
0,050
0,030
0,020
0,200
0,020
0,070
0,030
Ост.
6
3,8
2,6
1,2
0,07
0,05
0,03
0,23
0,04
0,09
0,05
Ост.
Таблица 2
Наименование показателей
Временное сопротивление
при растяжении, МПа
Твердость, НВ
Износостойкость при трении, мкм/ч
Динимическая прочность, Дж/см2
Время до образования задира
при интенсивном трении, ч
Предельный режим работы
при трении (P⋅V), MPa⋅м/с
1(изв.)
Свойства чугунов в отливках
2
3
4
5
6
308
228
0,67
10,5
304
227
0,63
10,7
315
230
0,57
12
328
241
0,48
16,5
323
232
0,52
15,1
310
221
0,68
11,8
17
18,1
18,5
20,2
19,4
16,8
11,2
11,8
12,5
16,1
15,3
12,2
Источники информации:
1. Патент ПНР 96734, МПК C 22C 37/08, 1978.
2. А.с. ЧССР 210564, МПК C 22C 37/08, опубл. 1.01.1982.
3. Патент BY 10446, МПК C 22C 37/00, опубл. 30.04.2008.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
4
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
87 Кб
Теги
by16638, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа