Чугун
ae oil
СОЮЗ COBETCHHX
IIWNCI
РЕСПУБЛИК
1(Д) С 22 С 37/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ
К ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ дующем содержании мас.Ъ:
Углерод
Редкоземельные элементы
Бор
Азот
Ванадий
Фосфор
Железо
Остальное
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OYHPbITHA (21 ) 3508398/22-02 (22) 02.11.82 (46) 15. 03.84. Бюл. В 10 (72) E.È.Èàðóêîâè÷, М.И.Карпенко, Т.И.КнЫа и М. A.Ïåòðoâñêèé
:(73) Могилевское отделение Физико-
:,технического института AH Белорус,ской ССР (53) ббЯ-15.196(088.8) (56) 1 . Авторское свидетельство СССР
В 735652, кл. С 22 С 37/10, 1980.
2. Авторское свидетельство СССР
9 773120, кл. С 22 С 37/10., 1980. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, медь, титан, кальций, редкоземельные элементы, бор, азот и железо, о т л ич а ю щ и и с и тем, что, с целью повьнаеиия окалиностойкости и терми-. ческой стойкости, он дополнительно . содержит ванадий и фосфор при слеКремний
Марганец
Алюминий
Медь
Титан
Кальций компонентов, 1
2,5-4,1
0,8-2,6
0 ° 2-1,0
0,91-1,20
Ог01-1,00
0 ю03 0 ° 20
0,01-0,10
0,01-0,10
0,01-0,09 .0,06-0,18 . 0,1-0,5
0,2-1,0
1079686
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна с повышенной фрикционной способностью.
Известен чугун f1), содержащий вес.Ъ: 5
15
Редкоземель ные элементы
0,01-0,25
Остальное
Железо
Известный чугун обладает следуюи физико-механическими свойствами:
Предел прочности при растяжении, МПа 150-247
Динамическая прочность, МДж/м
0,01-0,02
Стрела прогиба, NM
5 0-6,0
Прочность при
500 С, МПа
98 0-118
Известный чугун обладает литейными свойствами,, но характеризуется йизкой прочностью. Отмечаются недостаточные окалиностойкость и термичесKGB стойкость высокофосфористого чу 40 гуна в отливках при увеличении температуры нагрева до 800-900 С.
При нагреве иэделий из него до
700 С термическая стойкость составляет 400-750 циклов, а при нагреве до45
900 С вЂ” не превышает 220-260 циклов.
Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2, содержащий компоненты в следующем со. отношении, вес.%:
60
Редкоземельные элементы
0,05-0 10
0,05-0,10
Кальций
Углерод
Кремний
Марганец
Титан
Фосфор
Алкминий
Кальций
Медь
Углерод
Кремний
Марганец
Хром
Алюминий, Титан
Азот
2,5-4,3
0,45-1,20
0,2-1,0
Ор03т0 20
0,5-1,2
0,05-1,40
0 01-0,25
0,01-1,00
3,0-4,0
1,5-2,5
0,3-1,2
2,0-3,0
0,8-1,8
0,05-0,25
0к05 0120
0,5-2,0
0 005-0,010
Остальное
Медь
Бор
Железо
Чугун обладает следующими свойствами:
Предел прочности при растяжении,МПа 835-932
Стрела прогиба,мм 3,7-4,1
Фрикционная стойкость при нагреве до 1100 С, цикл.
1100-1300
Окалиностойкость,мг/м ч
4,0-6,0
Термическая стойкость при нагреве до 900 С, цикл.
74-82
Данный чугун имеет недостаточные термическуюи окалиностойкость.
Цель изобретения — повышение ока линостойкости и термической стойкости.
Поставлейная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, медь, титан, кальций, редкоземельные элементы, бор, азот и железо, дополнительно содержит ванадий и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ: углерод 2,5-4,1
0,8-2,6
0,2-1,0
0,01-1,20
0,01-1,00
0,03-0,20
0,01-0,10
Редкоземельные элементы
Вор
Азот
Ванадий
Фосфор
Железо
В сравнении с известным чугуном в предложенный чугун дополнительно введены ванадий и фосфор.
При содержании в чугуне 0,10,5 мас.Ъ ванадия повышаются термическая стойкость, окалиностойкость и фрикционные свойства. Нижний предел содержания ванадия может быть рекомендован для тонкостенного литья
При концентрации его менее 0,1 мас.Ф влияние на свойства проявляется неэ" начительно, а при увеличении конКремний
Марганец
Алюминий
Медь
Титан
Кальций
0,01-0,10
0,01-0,09
0,06-0,18
0,1-0,5
0,2-1,0
Остальное
1079686
Компоненты
Содержание, мас. %, в,предложенном чугуне
4,1
3,1
3,6
2 5
Углерод
Кремний
Марганец
0,8
1,5
1 9
2,6
0,2
1,0
0,7
Оу5
Фосфор
1,0
0,7
0,5
0,2
1,2
0,7
0,01
0,4
Алюминий центрации более 0,5 мас ° % снижаются стрела прогиба, жидкотекучесть чугуна и удлиняется процесс плавки. Верхний предел содержания ванадия (0,5 мас.%) используют для толстостенных отливок °
При совместном введении ванадия с фосфором (О, 2-1, 0 мас.% Р уменьшается охрупчивающее влияние фосфора и фосфндной эвтектнки, очищаются границы зерен, в результате чего повы- 10 шаются стрела прогиба, ди н амиче ск ая прочность и термическая стойкость.
Фосфор введен как эффективный легирующий компонент, обеспечивающий повышенную жидкотекучесть расплаву и 15 чугуну в отливках, высокие фрнкционйые свойства. Его количество принято от концентрации (0,2 мас.%), обеспечивающей чугуну в отливках необходимые коэффициент трения и дру- 20 гие фрикционные свойства до концентрации (1,0 мас.%), выше которой снижаются стрела прогиба и пластические свойства ° Более высокое содержание фосфора может быть рекомендо- . 25 вано для тонкостенного литья.
Высокая стрела прогиба и пластические свойства предложенного чугуна обеспечиваются за счет измельчения карбидной составляющей структуры присутствия мелких карбонитридов ванадия и других нитридообразующих элементов вместо относительно крупных карбидов хрома, которые преобладают в известном ч г не. у, у
Введение в серый высокофосфористыА чугун бора в количестве 0,010,09 мас.% обеспечивает упрочнение металлической основы, повышение окалиностойкости и прочностных свойств. 40
При введении его в высокофосфористый чугун в количестве менее
0,01 мас.% изменение свойств незна чительны, а при увеличении его кон-., центрации более 0,09 мас.% увеличива 45 ется отбел отливок, снижается динамическая прочность.
Азот s количестве 0,06-0,18 мас % введен в серый высокофосфористый чугун как эффективный легирующий компонент, обеспечивающий повышение фрикционной стойкости и окалиностойкости благодаря образованию карбонитридов, стойких при повышенных температурах. Его содержание принято от концентрации 0,06 мас.%, когда начинает сказываться его влияние на фрикционную стойкость чугуна, и ограничено содержанием 0,18 мас.%, так как повышение его концентрации выше снижает прочность отливок и усложняет технологический процесс выплавки, в частности легирование рас-. плава.
Выплавку чугуна различных составов производят в индукционных электрических печах с кислой футеровкой. Заливку металла осуществляют в оболочковые литейные формы для получения образцов технологических проб и отливок, Способ выплавки чугуна включает выпуск расплава в ковш, легирование азотом при введении цианамида кальция, который:вводят в ковш на слой синтетического шлака и азотированными ферросплавами, температура расплава при легнровании 1450-149(РС. Редкоземельные металлы вводят перед разливкой чугуна при 1420-1450 С, а заливку литейных форм - при 13501380 С. Усвоение бора и ванадия, вводимых в виде ферросплавов s ковш при легировании расплава, соответственно составляет 87 и 92%.
В табл. 1 приведены составы исследованны> чугунов, а в таблице 2 их механические свойства, термическая стойкость и окалиностойкость, Как видно из табл. 2, величйны окалиностойкости и термической стойкости превышают те же величины у известного чугуна °
Экономический эффект ат внедрения изобретения составляет 11-16 руб. на
1 т годного литья.
Таблица 1
1079686
ПРодолжение табл. 1
° »»»
Компоненты
0,5
1,0
0,01
0,3
Медь
Титан
0,1
0,2
0,03
0,05
Кальций
0,05
0,01
0,03
0 1
0,01
0,03
0,05
0,09
0,01
0,07
0,1
0,37
0,.5
Ванадий
0,13
0,18
0,10
0,06
Азот
Остальное
Железо
Остальное
Таблица 2
Показатели
Свойства чугуна
Предел прочности при растяжении, МПа
320
332
362
380
Стрела прогиба, мм
1 2, 2
10,2
10 6
10,4
Фрикционная стойкость при нагреве до 1100 С, цикл.
1706
1844
1970
2200
Окалиностойкость, мг/м ч
2,6
2,0
1,2
0,9
Термнческая стойкость при нагреве до 9000С, цикл
1020
1280
1340
1650
Составитель Н.Косторной .
Редактор T.Âåñåëîâà ° Техред, С.Яегеза Корректор Л.Пилипенко
Заказ 1262/26 Тираж 603 Подпи сное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва; Ж-35, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4
Редкоземельные злементы
Бор
»
1 одержание, мас. %, в предложенном чугуне
Г Х (0,05
0,31
