RU2318903C1 - Vermicular graphite-containing cast iron - Google Patents
Vermicular graphite-containing cast iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2318903C1 RU2318903C1 RU2006134905/02A RU2006134905A RU2318903C1 RU 2318903 C1 RU2318903 C1 RU 2318903C1 RU 2006134905/02 A RU2006134905/02 A RU 2006134905/02A RU 2006134905 A RU2006134905 A RU 2006134905A RU 2318903 C1 RU2318903 C1 RU 2318903C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- magnesium
- graphite
- iron
- formation
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, к литейному производству, в частности к разработке химического состава чугуна с вермикулярным графитом для отливок «Барабан тормозной» грузовых, магистральных, спортивных автомобилей и автопоездов и может быть использовано при массовом производстве.The invention relates to metallurgy, to foundry, in particular to the development of the chemical composition of cast iron with vermicular graphite for castings "Brake drum" freight, mainline, sports cars and road trains and can be used in mass production.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является чугун с вермикулярным графитом (патент RU 2034087), содержащий, мас.%:Closest to the claimed invention is cast iron with vermicular graphite (patent RU 2034087), containing, wt.%:
Известный химический состав чугуна наряду с достоинствами (физико-механические свойства, износостойкость, термостойкость) имеет ряд недостатков применительно к деталям «барабан тормозной» для грузовых, магистральных и спортивных автомобилей и автопоездов, а именно:The well-known chemical composition of cast iron, along with its advantages (physical and mechanical properties, wear resistance, heat resistance), has a number of drawbacks as applied to brake drum parts for freight, main and sports cars and road trains, namely:
- повышенный нагрев в результате эксплуатации (до 250°С) и, как следствие, образование микротрещин и разрушение детали;- increased heating as a result of operation (up to 250 ° C) and, as a result, the formation of microcracks and the destruction of the part;
- повышенное содержание хрома, титана, ниобия приводит к образованию карбидов и неравномерной твердости на рабочей поверхности «Барабана тормозного», что ведет к неравномерному износу рабочей поверхности и выходу из строя детали;- the increased content of chromium, titanium, niobium leads to the formation of carbides and uneven hardness on the working surface of the "Brake drum", which leads to uneven wear of the working surface and failure of the part;
- наличие в чугуне легирующего комплекса: марганец, хром, никель, титан, медь, ниобий приводит к локальному формированию в структуре фосфитной эвтектики даже при незначительном содержании фосфора (менее 0,1%), отличающихся высокой твердостью и хрупкостью, что вызывает образование поперечных трещин и разрушение детали «барабан тормозной» при эктремальных знакопеременных и динамических нагрузках.- the presence of an alloying complex in cast iron: manganese, chromium, nickel, titanium, copper, niobium leads to local formation of a phosphite eutectic in the structure even with a low phosphorus content (less than 0.1%), which are characterized by high hardness and brittleness, which causes the formation of transverse cracks and the destruction of the brake drum part under extreme alternating and dynamic loads.
Предлагаемое изобретение направлено на создание чугуна с вермикулярным графитом для производства отливок «барабан тормозной», позволяющем эксплуатировать грузовые автомобили в тяжелых условиях при повышенных динамических и температурных нагрузках, что повышает эксплуатационную надежность автомобиля в целом.The present invention is directed to the creation of cast iron with vermicular graphite for the production of castings "brake drum", which allows the operation of trucks in difficult conditions at high dynamic and temperature loads, which increases the operational reliability of the car as a whole.
Предлагаемый состав чугуна содержит, мас.%:The proposed composition of cast iron contains, wt.%:
Углерод является одним из основных компонентов всех чугунов, определяющий форму, распределение, размер, количество и общую площадь графитовых включений. Ниже 2,5% углерод способствует формированию в структуре чугуна цементита и других карбидов, что недопустимо. Выше 4,5% будут снижаться литейные свойства сплава (жидкотекучесть, формозаполняемость), увеличиваться размеры графитных включений.Carbon is one of the main components of all cast irons, which determines the shape, distribution, size, quantity and total area of graphite inclusions. Below 2.5%, carbon promotes the formation of cementite and other carbides in the structure of cast iron, which is unacceptable. Above 4.5%, the casting properties of the alloy (fluidity, mold filling) will decrease, and the size of graphite inclusions will increase.
Кремний является одним из основных элементов чугуна, способствующих вытеснению углерода из химических соединений с железом и другими легирующими элементами в самостоятельную фазу - графитные включения. Кремний является основным элементом в чугунах, способствующих формированию центров графитизации или зарождения графитной фазы. При содержании кремния менее 1,5% будет недостаточно центров кристаллизации графитных включений, что способствует формированию карбидов, а это недопустимо. Выше 4,0% будет увеличиваться хрупкость сплава вследствие образования феррита, легированного кремнием.Silicon is one of the main elements of cast iron, contributing to the displacement of carbon from chemical compounds with iron and other alloying elements into an independent phase - graphite inclusions. Silicon is the main element in cast iron, contributing to the formation of centers of graphitization or nucleation of the graphite phase. With a silicon content of less than 1.5%, there will be insufficient crystallization centers of graphite inclusions, which contributes to the formation of carbides, and this is unacceptable. Above 4.0%, the brittleness of the alloy will increase due to the formation of silicon doped ferrite.
Марганец является одним из легирующих элементов в чугунах, способствующих перлитизации металлической матрицы. В больших количествах в чугунах способствует формированию сложных карбидов типа (FeMn)mCn. При содержании марганца ниже 0,01% получать расплав экономически нецелесообразно - надо применять очень чистые по марганцу шихтовые материалы, что приведет к значительному удорожанию чугуна. Выше 3,0% марганец будет способствовать формированию сложных карбидов, что приведет к повышению твердости и ухудшению обрабатываемости чугуна резанием.Manganese is one of the alloying elements in cast iron, contributing to the perliteration of the metal matrix. In large quantities in cast iron, it contributes to the formation of complex carbides of the type (FeMn) m C n . When the manganese content is below 0.01%, it is not economically feasible to obtain a melt — it is necessary to use charge materials very pure on manganese, which will lead to a significant increase in the cost of cast iron. Above 3.0%, manganese will contribute to the formation of complex carbides, which will lead to increased hardness and deterioration of machinability of cast iron by cutting.
Хром в количествах 0,01-0,5% определяет твердость всего сплава, способствует растворению углерода в железе с образованием химических соединений Fe3С и др. Ниже 0,01% получать расплав экономически нецелесообразно - надо применять очень чистые по хрому шихтовые материалы, что приводит к удорожанию чугуна. При содержании хрома выше 0,05% образуются карбиды, что приведет к значительному повышению твердости и резкому ухудшению обрабатываемости чугуна резанием.Chromium in quantities of 0.01-0.5% determines the hardness of the entire alloy, promotes the dissolution of carbon in iron with the formation of chemical compounds Fe 3 C, etc. It is not economically feasible to obtain a melt below 0.01% - charge materials that are very pure in chromium should be used, which leads to a rise in price of cast iron. When the chromium content is above 0.05%, carbides are formed, which will lead to a significant increase in hardness and a sharp deterioration in the machinability of cast iron by cutting.
Никель является легирующим элементом и при содержании 0,01-0,5% способствует формированию перлита в металлической матрице без карбидообразующего действия. При содержании никеля ниже 0,01% не обеспечивается легирования расплава для формирования перлита в металлической матрице. Содержание никеля выше 0,5% экономически нецелесообразно - приводит к удорожанию чугуна.Nickel is an alloying element and, with a content of 0.01-0.5%, promotes the formation of perlite in a metal matrix without carbide-forming action. When the nickel content is below 0.01%, melt alloying is not provided for the formation of perlite in the metal matrix. Nickel content above 0.5% is not economically feasible - it leads to a rise in price of cast iron.
Медь при содержании в пределах 0,01-1,5% оказывает аналогичное никелю действие на чугун. При содержании меди ниже 0,01% не обеспечивается легирование расплава для выравнивания физико-механических свойств по сечению отливки. Содержание меди выше 1,5% экономически нецелесообразно, приводит к удорожанию чугуна.Copper, with a content in the range of 0.01-1.5%, has an effect similar to nickel on cast iron. When the copper content is below 0.01%, alloying of the melt is not provided to equalize the physicomechanical properties over the cross section of the casting. A copper content above 1.5% is not economically feasible, leading to higher prices for cast iron.
Титан при содержании 0,01-0,05% способствует формированию центров образования графита. Является активным десфероидизатором графитной фазы в чугунах. При содержании титана ниже 0,01% не обеспечивается создание подложек для роста центров кристаллизации графита в чугуне. Выше 0,05% сказывается сильное действие титана как десфероидизатора графита в чугуне, а это приводит к перерасходу вермикуляризирующего модификатора.Titanium at a content of 0.01-0.05% contributes to the formation of graphite formation centers. It is an active desferoidizer of the graphite phase in cast irons. When the titanium content is below 0.01%, the creation of substrates for the growth of graphite crystallization centers in cast iron is not ensured. Above 0.05%, the strong effect of titanium as a graphite desferoidizer in cast iron is affected, and this leads to an overrun of the vermicularizing modifier.
Магний - основной модифицирующий элемент, который сфероидизирует и вермикуляризирует графитные включения в чугуне. При содержании магния ниже 0,01% не обеспечивается формирования графита вермикулярной формы в чугуне. Выше 0,05% в чугуне будет формироваться графит в виде сферы. Будет распадаться вермикулярный каркас в чугуне, что снизит теплопроводность отливки «барабан тормозной».Magnesium is the main modifying element that spheroidizes and vermicularizes graphite inclusions in cast iron. When the magnesium content is below 0.01%, the formation of vermicular graphite in cast iron is not ensured. Above 0.05%, graphite in the form of a sphere will form in cast iron. The vermicular frame in cast iron will decay, which will reduce the thermal conductivity of the "brake drum" casting.
Редкоземельные элементы - основные модифицирующие элементы, способствующие формированию вермикулярной формы графита в чугунах. При содержании суммы редкоземельных элементов ниже 0,01% не будет происходить удаления кислорода, растворенного в расплаве, чугун будет подвержен газоусадочным дефектам. При содержании РЗМ выше 2,0% будет создаваться высокое переохлаждение расплава, что вызовет образование карбидных включений в структуре чугуна.Rare earth elements are the main modifying elements that contribute to the formation of the vermicular form of graphite in cast irons. When the content of the rare-earth elements is below 0.01%, oxygen dissolved in the melt will not be removed; cast iron will be subject to gas-shrinkage defects. If the REM content is above 2.0%, a high supercooling of the melt will be created, which will cause the formation of carbide inclusions in the structure of cast iron.
Оксиды магния, церия, иттрия, лантана являются стабилизирующими присадками, которые способствуют усилению эффекта вермикуляризации графита в чугуне. При содержании суммы оксидов магния, церия, иттрия и лантана ниже 0,001% будет ухудшаться формирование вермикулярного графитного каркаса в чугуне, что важно для создания оптимальных условий для эксплуатации детали «барабан тормозной». При содержании суммы оксидов магния, церия, иттрия и лантана выше 0,1% в теле отливки оксиды формируют скопление неметаллических фаз, что снижает физико-механические свойства чугуна.Oxides of magnesium, cerium, yttrium, lanthanum are stabilizing additives that enhance the effect of vermicularization of graphite in cast iron. If the sum of the oxides of magnesium, cerium, yttrium and lanthanum is lower than 0.001%, the formation of a vermicular graphite skeleton in cast iron will deteriorate, which is important for creating optimal conditions for the operation of the brake drum part. When the content of the sum of oxides of magnesium, cerium, yttrium and lanthanum is higher than 0.1% in the casting body, the oxides form a cluster of non-metallic phases, which reduces the physicomechanical properties of cast iron.
Сера является неизбежным примесным элементом чугуна, препятствующим формированию вермикулярной и шаровидной форм графитных включений. Содержание серы ниже 0,001% получать в расплаве экономически нецелесообразно - надо применять очень чистые по сере шихтовые материалы, а это приводит к значительному удорожанию чугуна. При содержании серы выше 0,1% будут формироваться в структуре чугуна пластинчатый графит и снижаться механические свойства.Sulfur is an inevitable impurity element of cast iron, preventing the formation of vermicular and spherical forms of graphite inclusions. It is not economically feasible to obtain a sulfur content below 0.001% in the melt - it is necessary to use very pure charge materials, which leads to a significant increase in the cost of cast iron. If the sulfur content is above 0.1%, lamellar graphite will form in the structure of cast iron and mechanical properties will decrease.
Предлагаемый химический состав чугуна с вермикулярным графитом для отливок «барабан тормозной» производится путем плавления шихты в первичных плавильных агрегатах: вагранка, индукционная печь или электродуговая печь, затем возможно использование как моно-процесса (т.е. без выдерживания исходного расплава в миксере), так и дуплекс-процесса, в качестве миксера возможно использование индукционной или электродуговой печей. Затем исходный (базовый) расплав чугуна обрабатывается комплексным вермикуляризирующим модификатором (возможно использование фракционного кускового модификатора, быстроохлажденного «чипс» - модификатора, проволочного модификатора по средствам «трайп» - аппарата и др.). Допускается как ковшевая обработка исходного (базового) чугуна, так и внутриформенная. Графитизирующее модифицирование осуществляется как в ковше, так и возможна внутриформенная обработка. Формообразование отливок «барабан тормозной» осуществляется как в разовые, так и в постоянные формы.The proposed chemical composition of cast iron with vermicular graphite for castings “brake drum” is made by melting the mixture in the primary melting units: cupola, induction furnace or electric arc furnace, then it can be used as a mono-process (ie without maintaining the initial melt in the mixer), and duplex process, as a mixer it is possible to use induction or electric arc furnaces. Then, the initial (basic) cast iron melt is processed by a complex vermicularizing modifier (it is possible to use fractional lump modifier, rapidly cooled “chips” - modifier, wire modifier by means of “trip” apparatus, etc.). Both ladle processing of the initial (base) cast iron and intraform are allowed. Graphitizing modification is carried out both in the bucket, and intra-shaped processing is possible. The molding of castings "brake drum" is carried out both in one-time and in permanent forms.
Предлагаемый химический состав чугуна с вермикулярным графитом для отливок «барабан тормозной» отливается с содержанием оксидов магния, иттрия, церия и лантана и сбалансированным содержанием легирующих элементов марганца, хрома, никеля, меди, титана, суммы РЗМ, отсутствием ниобия, что обеспечивает оптимальные физико-механические свойства чугуна с вермикулярным графитом, литейные технологические свойства сплава, а также эксплуатационные характеристики материала для отливки «барабан тормозной» грузовых, магистральных, спортивных автомобилей и автопоездов.The proposed chemical composition of cast iron with vermicular graphite for castings “brake drum” is cast with a content of oxides of magnesium, yttrium, cerium and lanthanum and a balanced content of alloying elements of manganese, chromium, nickel, copper, titanium, the amount of rare-earth metals, the absence of niobium, which ensures optimal physical and mechanical properties of cast iron with vermicular graphite, casting technological properties of the alloy, as well as the operational characteristics of the material for casting "brake drum" of freight, mainline, sports cars mobiles and trucks.
В таблице 1 приведены результаты сравнительных испытаний физико-механических свойств предлагаемого состава чугуна (нижний, средний и верхний уровни) и прототипа (средний уровень). В таблице 2 приведены химические составы чугуна по уровням: нижний, средний, верхний, а также по прототипу (средний уровень). В материалах прототипа, обладающем высокой относительной износостойкостью при длительных нагружениях (свыше 200 часов), происходит накапливание внутренних напряжений, приводящих к разрушениям образцов, что недопустимо для отливок «барабан тормозной». Остальные показатели физико-механических свойств говорят о комплексном приоритете предлагаемого состава чугуна с вермикулярным графитом перед прототипом.Table 1 shows the results of comparative tests of the physicomechanical properties of the proposed composition of cast iron (lower, middle and upper levels) and prototype (average level). Table 2 shows the chemical compositions of cast iron by levels: lower, middle, upper, and also according to the prototype (average level). In the materials of the prototype, which has high relative wear resistance during prolonged loading (over 200 hours), the accumulation of internal stresses leads to destruction of the samples, which is unacceptable for castings "brake drum". The remaining indicators of physical and mechanical properties indicate the integrated priority of the proposed composition of cast iron with vermicular graphite over the prototype.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134905/02A RU2318903C1 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Vermicular graphite-containing cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2006134905/02A RU2318903C1 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Vermicular graphite-containing cast iron |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2318903C1 true RU2318903C1 (en) | 2008-03-10 |
Family
ID=39280913
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2006134905/02A RU2318903C1 (en) | 2006-10-02 | 2006-10-02 | Vermicular graphite-containing cast iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2318903C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101748325B (en) * | 2009-12-30 | 2011-05-18 | 山东省汇丰机械集团总公司章丘市铸造厂 | High-strength wear-resisting ductile iron coiling block and manufacturing method thereof |
CN102676910A (en) * | 2012-04-22 | 2012-09-19 | 洛阳古城机械有限公司 | Vermicular iron and preparation method thereof and flywheel made of same |
CN103103454A (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-15 | 上海施耐德日盛机械(集团)有限公司 | Screw alloy for double-screw air compressor and preparation method of screw alloy |
CN103775339A (en) * | 2014-01-26 | 2014-05-07 | 广东美芝制冷设备有限公司 | Pump body used for compressor, compressor and refrigeration device |
-
2006
- 2006-10-02 RU RU2006134905/02A patent/RU2318903C1/en active
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101748325B (en) * | 2009-12-30 | 2011-05-18 | 山东省汇丰机械集团总公司章丘市铸造厂 | High-strength wear-resisting ductile iron coiling block and manufacturing method thereof |
CN103103454A (en) * | 2011-11-15 | 2013-05-15 | 上海施耐德日盛机械(集团)有限公司 | Screw alloy for double-screw air compressor and preparation method of screw alloy |
CN103103454B (en) * | 2011-11-15 | 2014-11-05 | 上海施耐德日盛机械(集团)有限公司 | Screw alloy for double-screw air compressor and preparation method of screw alloy |
CN102676910A (en) * | 2012-04-22 | 2012-09-19 | 洛阳古城机械有限公司 | Vermicular iron and preparation method thereof and flywheel made of same |
CN103775339A (en) * | 2014-01-26 | 2014-05-07 | 广东美芝制冷设备有限公司 | Pump body used for compressor, compressor and refrigeration device |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8333923B2 (en) | High strength gray cast iron | |
US6508981B1 (en) | High temperature oxidation resistant ductile iron | |
RU2419666C1 (en) | Wear resistant iron | |
CN104532118B (en) | Piston ring carrier dedicated high performance high-nickel austenite vermicular cast iron and preparation method thereof | |
CN100469933C (en) | Austenitic gray cast iron material and method for making same | |
CN102127673A (en) | High-strength spheroidal graphite cast iron for thick-walled casting die | |
KR101605905B1 (en) | Cgi cast iron and preparation method thereof | |
CN102400032B (en) | Large-cross-section nodular cast iron | |
CN103484777B (en) | Austenitic manganese steel and preparation method of same | |
RU2318903C1 (en) | Vermicular graphite-containing cast iron | |
RU2416660C1 (en) | Wear resistant iron | |
CN109609835B (en) | High-toughness wear-resistant nodular cast iron and preparation process and application thereof | |
RU2401316C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
JP5282546B2 (en) | High-strength, thick-walled spheroidal graphite cast iron with excellent wear resistance | |
RU2337996C1 (en) | High-strength antifrictional cast iron | |
RU2365660C1 (en) | Cast iron | |
CN114000042B (en) | Nodular cast iron axle housing and preparation method thereof | |
CN1272457C (en) | Austenic cast iron with low Al and Ni content and medium Mn content and its production process | |
CN1019914C (en) | Wear-resistant cast iron | |
CN115261713A (en) | Preparation method of high-hardness high-toughness wear-resistant high-chromium cast iron | |
CN1019913C (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2326178C1 (en) | Grey friction cast iron | |
CN1019987C (en) | Heatfatigue deterioration-proof grey cast iron | |
US4929416A (en) | Cast steel | |
CN115261705B (en) | Preparation method of high-strength high-toughness wear-resistant anti-fatigue steel guide plate |