Чугун
ЧУГУН, преимущественно для отливок, содержащий углерод, кремний. марганец, ванадий, сурьму и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения.предела прочности при растяжении, износостойкости и стабилизации твердости в отливках с толщиной стенок 20-60 мм, он дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотношении компонентов , мас.%: 3,0-3,4 Углерод 1,6-2,2 Кремний 0,01-0,04 Марганец 0,15-0,35 Ванадий 0,08-0,12 Сурьма 0,1-0,4 Молибден 0,8-1,2 Медь Остальное Железо
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
09) Ш) 3И) С-22 С 37 10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР .
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
H ABT0PCHOMV CBI%ETEnbCTBY (21) 3585769/22-02 (22) 13.05.83 (46) 07.05.84. Бюл. В 17 (72) Е,И. Шитов, С.Н. Леках, А.Г. Слуцкий, А.С. Лазарев и Л.Л. Счисленок (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (53) 669. 15-196 (088. 8) (56) 1. "Литейное производство", 1982, В 4, с. 35 °
2. Авторское свидетельство СССР
xro заявке В 3233589/02, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54)(57) ЧУГУН, преимущественно для отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, сурьму и железо, отличающийся тем, что, с целью повыиения.предела прочности при растяжении, износостойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенок 20-"60 мм, он дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотноаении компонентов масеЖ °
Углерод 3,0-3,4
Кремний 1,6-2,2
Марганец 0,01-0,04
Ванадий 0,15-0,35
Сурьма 0,08- 0,12
Молибден 0,1-0,4
Медь 0,8-1,2
Железо Остальное
1090750
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих при значительных нагрузках и в усло" виях трения-скольжения.
Известен чугун (1), содержащий, мас.X:
Углерод
Кремний
Марганец
Никель Молибден
Хром
Сера
Фосфор
Однако укаэанный чугун имеет низкую прочность и износостойкость в зависимости от толщины сечений отливок.
Наиболее близкии к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун $2), содержащий, иас.Ж:
Углерод 3 0-3 4
Кремний 1.6-2.2
Марганец 0,005-0,04
Ванадий 0,15«0,45
Сурьма 0,15-0 25
Железо Остальное
ЗО
Известный чугун имеет в своем составе комплекс элементов (кремний, сурьму, ванадий, марганец), стабилизирующих и легирующих карбидную фазу сплава, что обеспечивает достаточно высокие механические свойства мате- . 35 риала.
Однако использование известного сплава для производства отливок с перенадои толщин стенок от 20 до 60ии приводит к получению различной струк40 туры и, как следствие, к значительным перепадам прочности и износостойкости по сечению детали.
Целью изобретения является ионышение предела прочности при растяже4S нии, иэносостойкости и стабилизации твердости s отливках с толщиной стенок 20-60 мм.
Указанная цель достигается теи, что чугун преимущественно для отли50 вок, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, сурьму и железо дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотношении коипонентов, мас.7: 51
Углерод 3,0-3,4
Кремний 1,6-2,2
Марганец 0,01-0,04 .
Ванадий
Сурьма
Молибден
Медь
Железо
0,15-0,35
0,08-0,12
0,1-0,4
0,8-1,2
Остальное
Ввод в состав сплава меди и молибдена способствует затвердеванию чугуна по метастабильной системе в период эвтектоидного превращения, стабилизирует структуру, уменьшает влияние температурных факторов на процесс кристаллизации и дополнительно легируют металлическую основу, способствует повышению прочности и износостойкости материала.
Пример. Для изучения структуры и свойств предлагаемого материала выплавляют чугуны трех составов, содержащих основные компоненты на трех уровнях: низком, среднем и высоком, а также известный сплав со средним уровнем содержания ингредиентов °
Химические составы чугунов представлены в табл. 1.
Чугун выплавляют в индукционной печи, используя ниэкомарганцовистую шихту: металлизованные окатыши, ферросплавы ванадия, молибдена, кремния, электролитическую медь и кристаллическую сурьму. Для испытания на ме ханические свойства и износостойкость отливают образцы в сухую песчаную форму диаметром 30 мм. Изучение фазового состава и твердости материала приводят на специально изготовленной ступенчатой плите толщиной 20, 40 и 60 мм. Замеры твердости осуществляют на пробе разрезанной пополам по схеме, показанной на чертеже.
Испытания на износ проводят на машине трения типа ИТ-2М при нагрузке 12 кг/си и скорости скольжения
1,2 и/с.
Результаты испытаний представлены в табл. 2.
Как видно из табл. 2 предлагаемый чугун обладает повышенной износостойкостью и иеханическиии свойствами, а также более равномерной твердостью в сечениях различной толщины. В центральной части отливки известного сплава при толщине стенки 40 и 60 мм образуется 10-15Х и 45-55Х феррита соответственно. В сплаве предлагаемого состава структура полностью перлитняя, независимо от толщины образца.
Дисперсность перлита в известном спла1090750 ве находится в интервале 0,5-2,0 мкм в зависимости от толщины пробы.
В сплаве предлагаемого состава в интервале 0,7-1,2 мкм во всем исследованном объеме ступенчатой пробы.
Пределы содержания компонентов установлены исходя из получения благоприятного сочетания свойств и структуры чугуна. Нижние пределы содержания углерода (3,0X) и кремния (1,6Х) вызваны необходимостью получения металлической матрицы без ледебуритных включений, верхний (С " 3,4Х, Si — - 2 2X) ограничен получением перлитной матрицы с количеством феррита не более
2Х, Нижний предел содержания сурьмы (0,08X) гарантирует получение перлитной основы чугуна, верхний (0,12X) связан с получением структуры без эвтектического цементита. Содержание ванадия (0,15-0,35X), меди (0,8"1,2X) и молибдена (0,1-0,4X) выбирается из условий стабилизации структуры в се" чениях отливки различной толщины и максимального упрочнения металлической основы.
Таблица 1
Содержание компонентов, мас.X
Уровень содержа" ния ингредиентов
Чугун
Ио Си
Известный Средний 3,2 2,0 0,02 0,25 0,11
Остальное
Предлагаемый
3,0 1,6 0,01 0,15 0,08 О,f - 0 ° 8
Нижний
Средний 3,2 .2;О 0,02 0,25 О, 1 0,25 1,0
Верхний 3,4 2,2 0,04 0,35 0,12 0,4 f,2
Та блица 2
Уровен содерж иия ин гредие тов носительая износоойкость вердос
ИПа
Чугун
20 мм
1 (1 2 3 4
Верхний 275
1,85
Известный Средний 250
Предлага- Нижний . 270. емый
Средний 280
Оптимальный состав сплава содер,жит, Х: углерод 3,2, кремний 2,0, марганец 0,02, ванадий 0,25, медь 1,О, сурьма 0,1, молибден 0,25.
Технология получения чугуна состоит.из расплавления высокоуглеродистых ,металлизованных окатышей ввода в расплав ферроспллавов кремния (75X Si), молибдена (45X Мо), ванадия (45X V).
Электролитическая медь и сурьма вводятся в ковш перед заливкой чугуна.
Величина добавок рассчитывается исход дя из среднего уровня усвоения кремния, меди и сурьмы на уровне 85-95Х, ванадия и молибдена на уровне 70-80Х.
Предлагаемый состав чугуна наиболее эффективно использовать для изготовления отливок, работающих в условиях износа н больших нагрузок, например тормозные барабаны большегрузных автомобилей.
Экономический эффект от внедрения изобретения составит 120 тыс. руб. .а год.
Твердость в различных сечениях отливки при толщине стенки, НВ
207 197 192 207
211 207 205 210
217 215 214 218
224 218 221 227
1090750
Продолжение табл. 2
Твердость в различных сечениях отливки при толщине стенки, НВ
Чугун гредиентов
Известный Средний
Предлагаемый
Нижний
Средний
Верхний
Составитель Н. Касторной
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, Хосква, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул.,Проектная, 4
Уровень содержания ин1 (1 I) I 11
5 6 7 8 9 10 11 12 13
202 183 187 201 187 168 152 163 187
Г
209 202 204 207 197 189 187 192 201
214 205 207 211 201 194 187 198 206
218 210 213 217 209 201 195 207 213
