чугун

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, молибден, медь, ванадий, титан и железо, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод	2,6-3,2
Кремний	1,1-1,4
Марганец	0,4-0,8
Никель	0,4-0,8
Молибден	0,5-0,9
Медь	0,5-1,0
Ванадий	0,07-0,20
Титан	0,03-0,08
Железо	Остальное

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к металлургии, в частности к серым чугунам, применяемым в машино- и судостроении для изготовления большой массы крупных цилиндровых отливок, работающих в эксплуатации со значительными циклическими нагрузками.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун [1], содержащий (в масс.%):

углерод	3,0-4,0
кремний	1,7-3,0
марганец	0,5-1,5
никель	2,5-3,2
молибден	0,5-1,2
медь	0,3-1,0
железо	остальное

Недостатком данного чугуна является неоправданно высокое содержание никеля, кремния, углерода. Наши исследования показали, что никель оказывает относительно слабый эффект на повышение прочностных характеристик чугуна в крупногабаритных цилиндровых отливках большой массы и потому использование повышенного его содержания экономически нецелесообразно.

Цель изобретения - получение чугуна с одновременно высокой статической и циклической прочностью.

Для достижения указанной цели чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, молибден, медь, ванадий, титан и железо, содержит компоненты в следующем соотношении масс.%:

углерод	2,6-3,2
кремний	1,1-1,4
марганец	0,4-0,8
никель	0,4-0,8
молибден	0,5-0,9
медь	0,5-1,0
ванадий	0,07-0,20
титан	0,03-0,08
железо	остальное

Проблема в разработке состава чугуна, обеспечивающего указанные свойства, возникла в связи с тем, что с повышением цилиндровой мощности участились случаи преждевременного выхода из строя цилиндровых втулок вследствие образования в эксплуатации трещин.

Отличительной особенностью крупногабаритных отливок "цилиндровая втулка" большой массы является замедленная скорость охлаждения при затвердевании и в период эвтектоидного превращения, что сопровождается интенсивной графитизацией, образованием грубых включений графита и ферритно-карбидной смеси металлической основы. В связи с указанным, прочность чугунов традиционно применяемых составов оказывается невысокой (150...180 МПа).

Возникла необходимость повышать не только статическую, но и циклическую прочность. Практика показала, что в указанных условиях охлаждения отливок одновременное повышение статической и циклической прочности цилиндрового чугуна возможно только при комплексном легировании.

Обычно полагают, что чем выше статическая прочность материала, тем выше и его циклическая прочность. Однако было установлено, что с повышением статической прочности увеличение циклической прочности наблюдается только до определенного предела (в нашем случае до 280...290 МПа). При дальнейшем повышении статической прочности циклическая прочность снижается. Это не противоречит общеизвестному факту - повышение прочности материала сопровождается увеличением сопротивления зарождению трещин усталости, но "живучесть" материала зависит от его сопротивления развитию трещин, которое зависит еще и от пластичности материала.

Предлагаемый в изобретении химический состав чугуна при меньшем содержании кремния, марганца и особенно никеля позволил достичь статической прочности _в=340...350 МПа, циклической прочности _-1 порядка 150 МПа при относительном удлинении =2...2,5%. Если относительное удлинение составляло 1,0%, то несмотря на высокую статическую прочность _в=350 МПа, циклическая прочность снижалась до 100 МПа. В таблице приведены механические свойства ряда плавок предлагаемого чугуна при нижнем и верхнем содержании базовых компонентов.

Таблица
Состав, вес.%								Средние показатели
С	Si	Mn	Ni	Мо	Cu	V	Ti	МПа		, %	Тыс. ударов до разр.	НВ, МПа
								в	-1
3,0	1,39	0,76	0,46	0,52	0,54	0,14	0,03	302	97	1,0-1,5	97	2260
3,05	1,07	0,46	0,47	0,50	0,60	0,07	0,07	308	105	1,5-2,0	82	2260
3,19	1,35	0,62	0,53	0,90	1,00	0,10	0,02	397	127	1,5	142	2580
3,02	1,23	0,45	0,45	0,58	0,80	0,17	0,03	345	135	2,0-2,5	88	2230
2,62	1,25	0,46	0,40	0,61	0,69	0,15	0,05	345	151	2,0-2,5	151	2170
2,85	1,35	0,79	0,50	0,67	0,75	0,11	0,03	354	101	1,0	88	2290

Источник информации

1. Авторское свидетельство 456034.