PL249895B1 - Żeliwo szare sferoidalne o podwyższonej wytrzymałości na rozciąganie - Google Patents

Abstract

Przedmiotem zgłoszenia są żeliwa szare sferoidalne o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie znajdujące zastosowanie w gałęziach gospodarki związanych z przemysłem maszynowym, tłoczeniem blach, energetyką, kolejnictwem itp. Żeliwo szare GJS-750-2 zawierające wagowo: 0,35 ÷ 0,55% Mn, 0,03 ÷ 0,08% Mg, < 0,05% Cr, < 0,01% V, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,20 ÷ 3,45% C,   2,35 ÷ 2,65% Si, 0,7 ÷ 1,50% Ni, 0,30 ÷ 0,50% Mo, 0,40 ÷ 0,70% Cu.  Żeliwo szare GJS-650-3 zawierające wagowo: 0,35 ÷ 0,55 Mn, 0,03 ÷ 0,08% Mg, < 0,05% Cr, < 0,01% V, < 0,05% Ni, < 0,01% Mo, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,20 ÷ 3,45% C, 2,35 ÷ 2,65% Si, 0,40 ÷ 0,70% Cu.

Description

Przedmiotem wynalazku są żeliwa szare sferoidalne o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie znajdujące zastosowanie w gałęziach gospodarki związanych z przemysłem maszynowym, tłoczeniem blach, energetyką, kolejnictwem itp. Przydatne szczególnie na odlewy części maszyn, elementów obrabiarek, matryc, stempli, obudów łożysk, korpusów pomp i elementów przeniesienia napędu.

Dotychczas stosowane i znane żeliwa szare sferoidalne wytwarzane bez obróbki cieplnej zgodnie z normą PN-EN 1563:2018-10 charakteryzują się wytrzymałością na rozciąganie na poziomie Rm=700 MPa przy wydłużeniu A5=2% (EN-GJS-700-2) oraz Rm=600 MPa przy wydłużeniu A5=3% (EN-GJS-600-3). Zastosowanie zabiegu obróbki cieplnej umożliwia uzyskanie gatunków EN-GJS-800-2 oraz EN-GJS-900-2, jednakże wiąże się to z dodatkowymi kosztami oraz zwiększa ryzyko wystąpienia niezgodności procesu. Dążenie do wytwarzania urządzeń o zwiększonej sztywności przy jednoczesnym zmniejszeniu ich masy spowodowało konieczność opracowania nowej grupy żeliw szarych sferoidalnych. Opracowane materiały charakteryzują się zwiększoną wytrzymałością na rozciąganie przy zachowaniu minimalnego wydłużenia w odniesieniu do normy PN-EN 1563:2018-10.

Norma PN-EN 1563:2018-10 nie określa zdefiniowanego składu chemicznego gatunków GJS-700-2 oraz GJS-600-3, jedynie konieczne do uzyskania własności.

Opis wynalazku nr CN105483513A ujawnia odporny na zużycie materiał cylindra silnika wysokoprężnego z żeliwa szarego o dużej twardości i sposób jego wytwarzania. Materiał cylindra silnika wysokoprężnego z żeliwa szarego o wysokiej twardości, odporny na zużycie, składa się z następujących składników w procentach wagowych: 2,4-2,8% C, 1,6-2,2% Si, 0,8-1,4% Mn, 0,5-0,9% Cu, 0,4-0,7% W, 0,3-0,5% Nb, 0,25-0,45% Zr, 0,05-0,1% B, 0,04-0,08% Ce, 0,03-0,06% Er, 0,6-1,2% P, 0,05-0,15% S i resztę Fe. Poprzez dodanie odpowiednich pierwiastków stopowych, takich jak W, Nb, Zr i tym podobne, zwiększa się ciągliwość żeliwa szarego, dzięki czemu żeliwo szare ma wyższą twardość i odporność na zużycie; zwiększa się zawartość P, tak że poprawia się odporność żeliwa szarego na zużycie; a ponadto dodaje się pewną ilość B, tak że występuje segregacja w postaci siatki na granicy ziaren, a twardość i odporność na zużycie żeliwa szarego są wyższe.

Opis wynalazku nr CN109628824A ujawnia rodzaj żeliwa szarego z grafitem płatkowym o dużej wytrzymałości oraz sposób jego wytwarzania i zastosowanie. Żeliwo szare o wysokiej wytrzymałości zawiera wagowo: 2,9-3,1% C, 1,4-1,8% Si, 0,7-0,9% Mn, 0-0,12% P, 0,06-0,09% S, 0-0,3% Cu, 0,3-0,5% Cr, 0-0,01% Sb, 0,06-0,09% Sn, 0,2% modyfikatora o wysokiej zawartości wapnia, a resztę Fe i towarzyszące zanieczyszczenia. Dla żeliwa szarego przyjęto nowy proces wytapiania. Bardziej zwartą strukturę osnowy uzyskuje się poprzez dostosowanie proporcji składników chemicznych i zastosowanie modyfikatora o wysokiej zawartości wapnia, a żeliwo uzyskuje lepsze właściwości mechaniczne. Dzięki temu długość wydzieleń grafitu w strukturze metalograficznej żeliwa szarego o wysokiej wytrzymałości zmniejsza się o połowę. Żeliwo szare o wysokiej wytrzymałości ma twardość 210-220 HB i wytrzymałość na rozciąganie 270-290 MPa. Liczba cykli w zmęczeniowej próbie wytrzymałościowej jest większa niż 500 000.

Opis wynalazku nr PL240847B1 ujawnia żeliwo szare sferoidalne zawierające w składzie chemicznym wagowo: 3,7-3,8% C, 2,5% Si, 0,14-0,15% Mn, 0,08-0,50% Cu, 0,07-0,08% P, 0,011-0,014% S oraz 0,030-0,063% Mg, reszta Fe.

Opis wynalazku nr PL238590B1 ujawnia żeliwo, które zawiera w procentach wagowych: 3,4-3,9% C, 2,3-2,7% Si, 0,03-0,40% Mn, 1,50-2,5% Mo, 0,04-0,08% Mg, Ni <3,5%, Cu <2,90%, P <0,05%, S <0,021%, Al <2,5%, V <1,0% i Fe jako resztę do 100%.

Opis wynalazku nr US2015053077A1 ujawnia żeliwo szare o doskonałej trwałości, które zawiera w procentach wagowych: 2,6-3,2% C, 0,7-0,9% Cu, 0,4-0,7% P, 0,2-0,4% Mo, 0,02-0,08% Sn, a dopełnieniem jest Fe i śladowe ilości nieuniknionych zanieczyszczeń oraz sposób jego wytwarzania.

Należy mieć na uwadze fakt, iż opracowany wynalazek istotnie różni się od innych dostępnych rozwiązań. Powyżej przedstawiono stan techniki w postaci pięciu opisów patentowych o zbliżonej tematyce, jednakże żadne z nich nie zapewnia możliwości uzyskania wysokiej wytrzymałości przy jednoczesnym zachowaniu wysokiego wydłużenia.

Celem wynalazku było opracowanie żeliw szarych sferoidalnych o zwiększonej wytrzymałości na rozciąganie przy zachowaniu normatywnej wartości wydłużenia. Dodatkowo opracowane żeliwa umożliwiają przy zastosowaniu zabiegu hartowania indukcyjnego wytworzenie warstwy wierzchniej o twardości >58 HRC oraz o głębokości 2 mm.

Istotą wynalazku jest skład ilościowy i jakościowy żeliwa szarego sferoidalnego umożliwiający uzyskanie wytrzymałości na rozciągnie Rm=750 MPa przy wydłużeniu A5=2% (GJS-750-2) oraz Rm=650 MPa przy wydłużeniu A5=3% (GJS-650-3).

Żeliwo szare GJS-750-2 zawierające wagowo: 0,35+0,55% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,20+3,45% C, 2,35+2,65% Si, 0,7+1,50% Ni, 0,30+0,50% Mo, 0,40+0,70% Cu.

Żeliwo szare GJS-650-3 zawierające wagowo: 0,35+0,55% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, <0,05% Ni, <0,01% Mo, charakteryzuje się tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,20+3,45% C, 2,35+2,65% Si, 0,40+0,70% Cu.

Zaletą stopów według wynalazku jest wysoka wytrzymałość na rozciąganie wynikająca ze składu chemicznego oraz zastosowania zabiegu modyfikacji modyfikatorem zawierającym Ba lub Bi lub Zr.

Przykład 1

Żeliwo szare sferoidalne GJS-750-2 zawiera wagowo: 3,40% C; 2,54% Si; 0,44% Mn; 0,01% S; 0,03% P; 1,05% Ni; 0,49% Mo; 0,67% Cu; 0,03% Cr; <0,01% V; 0,048% Mg; w stanie lanym bez obróbki cieplnej charakteryzuje się twardością 269 HB oraz wytrzymałością na rozciąganie Rm=874 MPa i wydłużeniem A5=2,8%.

Przykład 2

Żeliwo szare sferoidalne GJS-650-3 zawiera wagowo: 3,35% C; 2,53% Si; 0,40% Mn; 0,01% S; 0,04% P; 0,02% Ni; 0,01% Mo; 0,56% Cu; 0,03% Cr; <0,01% V; 0,037% Mg; w stanie lanym bez obróbki cieplnej charakteryzuje się twardością 229 HB oraz wytrzymałością na rozciąganie Rm=694 MPa i wydłużeniem A5=3,0%.

W przypadku kiedy istotna jest odporność na zużycie ścierne odlewów zalecane jest stosowanie górnej granicy zawartości Ni lub Mo. Zabieg modyfikacji należy przeprowadzić modyfikatorem w postaci rozdrobnionego żelazokrzemu z dodatkiem Ba lub Bi lub Zr.

Claims (2)

1. Żeliwo szare GJS-750-2 o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie zawierające wagowo: 0,35+0,55% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, znamienne tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,20+3,45% C, 2,35+2,65% Si, 0,7+1,50% Ni, 0,30+0,50% Mo, 0,40+0,70% Cu, resztę stanowi żelazo.

2. Żeliwo szare GJS-650-3 o wysokiej wytrzymałości na rozciąganie zawierające wagowo: 0,35+0,55% Mn, 0,03+0,08% Mg, <0,05% Cr, <0,01% V, <0,05% Ni, <0,01% Mo, znamienne tym, że dodatkowo zawiera wagowo: 3,20+3,45% C, 2,35+2,65% Si, 0,40+0,70% Cu, resztę stanowi żelazo.