Серый чугун

 

СЕРЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод , кремний, марганец, хром, никель , кальций, азот, по крайней мере один металл из группы, содержащей ,ерий, магний и сурьму, и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности , микротвердости и термической стойкости, он содержит азот в виде карбонитридов алюминия и дополнительно молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 3,3-3,7 Кремний ,0-2,5 Марганец 0,4-0,7 Хром 0,1-0,4 Никель 0,1-0,9 Кальций 0,01-0,05 По крайней мере один металл из группы, содержащей I церий, НИИ и сурьму 0,01-0,05 (Л Молибден 0,03-0,95 Карбонитрис ды алюми0 ,03-0,17 ния Железо Остальное

. СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„,1 068532

3(5g С 22 С 37/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . : ъ

Ы.

cD

0,03-0,17

Остальное

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

И АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3523983/22-02 (22) 20.12.82 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) М.И. Карпенко, E.È. Марукович, М.В. Жельнис и В.С. Кветинскас (71) Могилевское отделение Физикотехнического института AH Белорусской CCP (53) 669.13.131.06(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР.

Р 514909, кл. С 22 С 37/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 633919, кл. С 22 С 37/06, 1978.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке 9 3416791/22-02, кл. С 22 С 37/10, 1982. (54)(57) СЕРЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, азот, по крайней мере один металл иэ группы, содержащей .-.ерий, магний и сурьму,и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения усталостной прочности, микротвердости и термической стойкости, он содержит азот в виде карбонитридов алюминия и дополнительно молибден при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Углерод Зю 3-3 7

Кремний,0-2,5

Марганец 0,4-0,7

Хром 0,1-0,4

Никель 0,1-0,9

Кальций 0,01-0,05

По крайней мере один металл из группы, содержащей церий, маг ний и сурьму 0,01-0,05

Молибден 0,03-0,95

Карбонитриды алюминия

Железо

1068532!

25

370-482

210-245

241-261

2000-2210

Изобретение относится к металлур, гии, в частности к изысканию износостойких серых чугунов с повышенными термической стойкостью и усталостной прочностью.

Известен чугун следующего хими- 5 ческого состава, мас.Ъ: углерод 3,24,0, кремний 0,8-1,2; марганец 1,01,5; алюминий 1,2-1,5; фосфор до 0,2; сера до 0,08 и железо — остальное (11.

Однако этот чугун характеризуется недостаточной термической стойкостью. Окалиностойкость составляет 70,5-78 г/м2 ч, усталостная прочность чугуна до 180 МПа.. !5

Известен также чугун следующего химического состава, мас.Ъ: угле- . род 2,5-4,20;кремний 0,3-1,2; марганец 0,2-1,0; хром 0,3-0,8, титан 0,05-0,3; бор 0,01-0,1) алюминий 1,2-2,5, кальций 0,002-0,02 2О висмут 0,01-0,3 и железо — остальное.

Усталостная прочность этого чугуна 200-220 МПа (2g.

Однако этот чугун имеет недостаточную термическую стойкость, составляющую при нагреве до 900 С не более 280 циклов. Износостойкость чугуна 12,8-22,1 г/км, предел прочности при растяжении до 380 МПа.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае мому эффекту является чугун, содержащий, мас.Ъ: углерод 3,3-3,7; кремний 2,0-2,2, марганец 0,4-0,7; хром

0,1-0,4; никель 0,1-1,0; кальций

0,01-0,03; азот 0,01-0,05; по крайней мере один металл из группы, содержащей церий, магний и сурьму

0,0 -0,05 и железо — остальное f33. 40

Известный чугун обладает следующими свойствами в отливках:

Предел прочности, МПа

Усталостная 45 прочность, МПа

Твердость.,НВ

Микротвердость металлической основы, МПа

Износ при торцевом трении, г/км 40 55

Однако известному чугуну присущи недостаточные термическая стойкость и фрикционные свойства в отливках. Эти недостатки влияют на эксплуатационную стойкость литых изделий, уменьшая их срок службы в узлах трения машин и механизмов.

Цель изобретения — повышение ус,талостной прочности, микротвердости и термической стойкости. 65

Поставленная цель достигается тем, что серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, азот, по крайней мере один металл из группы, содержащей церий, магний и сурьму, и железо, содержит азот в виде карбонитридов алюминия и дополнительно молибден при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ|

Углерод 3,3-3,7

Кремний 2,0-2,5

Марганец 0,4-0,7

Хром 0,1-0,4

Никель 0,1-0,9

Кальций 0,01-0,05

По крайней мере один металл из группы,содержащей церий, магний и сурьму

Молибден

Карбонитриды алюминия

Железо

О, 01-0, 05

0,03=0,95

Способ производства чугуна включает выплавку железоуглеродистого расплава в чугуноплавильном агрегате, перегрев расплава на

90-1500С выше температуры плавления, рафинирование, легирование, выпуск металла в ковш, раскисление, введение цианамида кальция и азотированных ферросплавов на слой шлака, ходифицирование и разливку металла в литейные. формы. Разливку металла производят при 1350-1380 С.

Молибден в количестве 0,030,95 мас.Ъ введен как эффективная легирующая добавка, повышающая микротвердость металлической основы, термическую стойкость и усталостную прочность чугуна. При его содержании до 0,03 мас.Ъ влияние оказывается незначительно, а увеличение содержания более 0,95 мас.% снижает пластические свойства чугуна в отливках.

Карбонитриды алюминия в количестве 0,03-0,17 мас.Ъ также повышают термическую стойкость чугуна. При содержании их более 0,17 мас.% снижается динамическая прочность, а при содержании карбонитридов до

0,03 мас.В отмечается недостаточная термическая стойкость отливок.

Повышение термической стойкости отмечается особенно значительно при комплексном легировании чугуна молибденом, карбонитридами алюминия и металлом из группы, содержащей церий, магний и сурьму. В этом случае снижается чувствительность чугуна к содержанию в них скрытых примесе, источниками которых явля-.

1068532 ются шихтовые материалы, вводимые флюсы и ферросплавы, и повышается стабильность свойств чугуна в отливках.

ro чугунов проведены плавки в производственных условиях в индукцион. ных печах открытого типа. В табл.1 приведены составы чугунов исследованных плавок, а в табл. 2 — результаты испытаний образцов и фрикционных отливок.

Для проведения сопоставительно- . го анализа известных и предлагаемоТ а б л и ц а 1

Состав чугуна, мас.Ъ

Компоненты

1 2 3 базо- извевый стный

5 б

4, 0 3, 2 3, б 4, 0

2, 0 2, 5 2; 3 2, 03,4

3,6 3,2 3,7 4,0 3,2

2,2 2,5 2,3 2,0 2,5

1,2

0,7

0,4 0,5 0,7

0,4 0,5 0,7

0,4

0,5

0,5

0,4 0,1 0,3 0,4

0,3 0,4 0,1 0,3 0,4 0,1

0,4 0,1 0,5 0,9

0,9 0,1 0 5 0,9

0,1

0,1

0,03 0,03 0,04 0,05

0,01 0 05

0,01 0,03 0,05

0,03

1,3

Бор

Алюминий

Карбонитриды алюминия

Висмут

0 02

Железо

Остальное

Таблица 2

Чугун

Показатели

3 4. 5 . б

7. 8 9 10

Предел прочности, МПа 368 . 395 410 472 520 442 560 416 478 510

Усталостная прочность, . МПа

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Кальций

Молибден

Титан

Церий

Магний

Сурьма

0,01 0,02 0,01 0,03 0,05 0,01 0,05 0,01 0,03 0,05

0,03 0,53 0,95 0,03 0,95 0,03 0,57 0,95

0,03 0,07 0,17 0,03 0,17 0,03 0,12 0,17

218 230 250 280 300 258 312 253 265 318

1068532

I

Продолжение табл. Ь

° ° е ю»»»»» ем ° показатели

1 2 3 4 5 6

7 8 9 10

Микротвердость, МПа

2840 2210 3080 3450 3570 3120 3620 3150 3510 4100

240 320 610 784 820 692 886 654 806 890

14,8 10,6 8,4 6,7 5,3 8,1 4,4 7,6 5,9 3,7

Средний износ при трении, г/км

100 91 118 129 136 120 135 124 133 140

Как видно иэ табл. 2 микротвердость металлической основы и эксплуатационные свойства у предлагаемого чугуна выше, чем у известных. ФрикСоставитель Н. Шепитько, Редактор Г. Безвершенко. Техред Н.далекорей Корректор A. Повх

Подписное

Заказ 11418/24 Тираж 603

ВНИИПИ Государственнбго комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент"," г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Термичес кая стойкдсть (нагрев до

1000 С), циклы

Относительная стойкость в учлах трения, В

4 ционные литые изделия из предлагаемого чугуна имеют на 118-140% более длительный срок эксплуатации в узлах трения, чем иэ базового чугуна.