Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, молибден и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения задирортойкости чугуна при сохранении его термостойкости и.износостойкости, он дополнительно содержит ванадий при следукяцем соотношении компонентов , мас.%: Углерод . 3,0-3,4 Кремний1,6-2,2 Марганец , 0,005-0,04 Сурьма0,05-0,1 Молибден . ,4 Ванадий0,05-0,14 § ЖелезоОстальнре. (Л

СООЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ (l9I 811

SU уд) С 22 С 37/00 (21). 3522909/22-02 (22) 20.12.82 (46) 07.05.84. Бюл. В 17 (72) Е.И. Шитов, С.Н. Леках, А.Г. Слуцкий, Л.Л. Счисленок и А.А. Стефанович

- (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт, {53) 669. 15-196(088.8} (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 589277, кл. С 22 С 37/00, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

У 981426, кл. С 22 С 37/00, 1 981. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, молибден и железо, отличающийся тем, что, с целью повьипения задиростойкости чугуна при сохранении его термостойкости и износостойкости, он дополнительно содержит ванадий при следующем соотноаеиии компонентов, мас.X:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1 6-2,2

Марганец 0,005-0,04

Сурьма - 0,05-0,1

Молибден 0 1-0,4

Ванадий 0,05-0,14

Железо Остальное.

1090747

Изобретение относится к металлургии, а именно к .составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для получения отливок, работающих при переменных температур- 5 ных воздействиях в условиях повышенных удельных нагрузок.

Известен чугуну содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, азот, церий и железо, при

l0 следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Молибден

Ванадий

Азот

Церий

Железо

1,0"3,5

0,2-0,6

0,2-0,8

11 "19

О, 1-1,0

0,2-0ie

0,05-0,3

0„05-0,3

Остальное

Известный сплав обладает высокими механическими и эксплуатационными свойствами j1) .

Однако в условиях циклических тем пературных воздействий при высоких удельных нагрузках этот сплав имеет недостаточную трещиноустойчивость, что существенно снижает долговечность З0 цеталей и узлов.

Наиболее близким к изобретению но, .технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас»Х»»

Углерод 3,0-3,4

Кремнйй f,6-2,2

Иаргаиец 0,005-0,04

Сурьма 0,05-0,14

Сера 0,08-0,1

Иолибден 0,1-0,4

Железо Остальное

Известный чугун имеет s своем со- ц5 ставе сурьму (0,05-0,143) и молибден (0,1-0,4X), что в сочетании с пони« женным содержанием марганца (0,0050 04X) способствует получению перлитиой металлической матрицы, обеспечи- 50 вающей удовлетворительную износостойкость P)

4.

Однако известный чугун имеет недо статочную задиростойкость.

Целью изобретения является повыше- SS иие задиростойкости чугуна при сохранении его термостойкости и износостойкости на высоком уровне.

Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, молибден и железо дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении ингредиентов, мас.У.:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,005-0,04

Сурьма 0,05-0,1 .Молибден О, 1-0,4

Ванадий 0,05-0,16

Железо Осталнное

Примеси Сера менее 0,05

Задиростойкость предлагаемого чугуна повышается за счет уменьшения адгезионного взаимодействия контактируемых поверхностей. Увеличение ванадия свыше 0,147. приводит к образованию дисперсных карбидов ванадия в структуре, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на задироустойчивости.

Введение в состав сплава ванадия позволяет также за счет легирования структурных составляющих чугуна, повышения дисперсности перлита повысить термостойкость и износостойкость материала.

Пределы содержания углерода (3 ° 03,47) и кремния (1,6-2,2X) выбраны исходя из получения перлитной и металлической матрицы. Содержание серы в целях повышения термостойкости ограничено 0,057. Нижний предел содержания сурьмы (0,057), ванадия (0,05X) и молибдена (О, 1X) связан с повышением механических свойств чугуна при минимальной степени легирования металлической основы, Верхний предел (ЗЬ = 0,1X и V - 0,147) связан с образованием карбидных фаз, значительно понижающих термостойкость чугуна. Повышение молибдена более 0,47 экономически нецелесообразно. Оптимальный состав сплава содержит, X: углерод 3,2, кремний 1,9, марганец

0,02, сурьма 0,08, молибден 0,24 и ванадий 0,12 °

Технология получения предлагаемо-го сплава заключается в расплавлении металлизованнмх окатышей в электро" дуговой или индукционной печах, науглероживании расплава, введении ферросплавов кремния, ванадия, молибдена, кристаллической сурьмы в необходимых количествах.

Пример. Чугуны плавят в индукционной печи емкостью 50 кг с кис-.

1090747

Химический состав, мас.Х

Уровень содержания ин гредиентов

Сплав

С Si

3,2 1,9 0,02 0,9 0,25

Известный

0,08

Средний

Предлагаемый

3 0 1 6 0 005 0 05 0 1 0 05 0 01

Нижний

3,2 1,9 0,02

Средний

Верхний

3,4 2,2 0,04

3,0 1,6 0,005 0,05 0,1 0,02 0,01

Ниже нижнего

Выше среднего

0,4 0,3 0,06

3,4 2 2 0,04 0 1

Таблица 2

Уровень содержания инНВ

Относительная износо стой-. кость

Предел прочности, кгс/мм

Количество трещин за и циклов, Задиростойкость

ИПа

Сплав

50 100 200 500 гредиентов

Известный

23 2 37

3 24 32 45 1

Средний

Предлагаемый

25 241

23 256

113

118

Нижний

Средний

1I 16

1 16 24 39

1,6

Верхний 25 264 лой футеровкой. Для получения чугуна с низким содержанием марганца используют науглероженные металлизованные окатыши, электродный бой, ферросплавы кремния, молибдена, ванадия 5 и кристаллическую сурьму. Образцы заливают в сухие песчаные формы.

Испытания на задир проводят на машине Амстлера, на которой устанавли-. вают специальные рычажные приспособления. Образец прижимают к двум стальным роликам, изготовленным из стали

45. Иомент наступления заедания определяют по удельной нагрузке, при которой резко увеличивается коэффициент трения. Для испытания на термостойкость изготавливают кольца из образцов диаметром 30 мм. Испытания на износ проводят в условиях сухого трения скольжения.

Химические составы сплавов представлены в табл. 1, результаты испытаний — в .табл. 2.

Как видно из табл. 2, задиростойкость предлагаемого сплава повышается на 15-20Х по сравнению с известным.

Введение в сплав ванадия позволяет также повысить термостойкость и износостойкость материала.

Структура предлагаемого сплава состоит из перлита высокой дисперсности, равномерно распределенных вклю. чений графита длиной 60-180 мк и легированного феррита (не более 2-4X).

Предлагаемый способ позволяет наиболее эффективно использовать для изготовления отливок, работающих на износ в условиях циклических температурных воздействий, например тормозные барабаны большегрузных автомобилей.

Ожидаемый экономический эффект от использования чугуна, предлагаемого состава составит 50500 руб.

Таблица 1

Ип Sb Ио U Fe

0,08 0,24 0,12 0,06

0 1 0 4 0 16 О 04

0 19 26 37 1 34

2 15 21 32 1 47

1090747

Продолжение табл. 2

Количество трещин за циклов

0плав

50 100

200 500 кость, ИПа кость

Ниже нижнего

21 229 2 24 32 46 0,96

106

Выше верхнего 23 256 2 21 33 48

113.Составйтель Н. Шепитько

Редактор В. Иванова Техред Т.Маточка Корректор А. Тяско

Заказ 3018/24 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал НПП "Патент", г . Ужгород, ул. -Проектная, 4

Уровень содержания ннгредиентов

Предел

Ърочности, кгс/мм

Относи " тельная зносостойЗадиростой