Высокопрочный чугун

 

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, нюсель, медь, молибден, хром, магний, церий и железо , о т л и ч а ю щ и и с я тем, что с целью повышения предела коррозионной усталости и иэносостойкостя, он дополнительно содержит титан, гафний м аэот аря следующем соотиошетш компонентов, мас.%: 2,2-2,8. Углерод 1,0-1,8 Кремний 0,1-0,9 Мартаиец ,5 Никель 0,5-2,0 Медь 0,3-0,9 Молибден 0,1-0,6 Хром 0,02-0,05 Магний 0,01-0,02 Церий 0,1-0,5 Титан 0,1-0,3 Гафнпй 0,03-0,18 Азот S Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИМИСТИЧЕСНИХ

И=ОПИЛИН

3 A (19) (И) 3(50 С 22 С 37 08 (21) 3659847/22-02 (22) 09.1!.83 (46) №11.84. Бюл, Р 41 (72) М. И. Карпенко и Ф. И. Титко (71) Гомельский политехнический институт (53) 669.15-0.18.2 (088.8)

° (56) 1. Высокопрочнмй чутун для отливки прокатных валко» ТУ 14-2-158-74.

2;.Авторское свидетельство СССР Х 926058, кл. С 22 С 37/10, 1982.. (54) (57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, молибден, хром, магний, церий и же. лезо,отличающийся тем,что; с целью повышения предела коррозионной усталости н иэносостойкости, он дополнительно содержит титан, гафний и азот прн следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,2-2,& .

Кремний 1,0 — 1;8

Марганец 0,1-0,9

Никель 2,5-3,5

Медь 0,5 — 2,0

Молибден 0,3-0,9

Хром 0,1-0,6

Магний 0,02 — 0 05

Оерий 0,01-0,02

Титан 0,1-0,5

Гафний 0,1 — 0,3

Азот 0,03-0,18

Железо Остальное

1122733

25

Недостатками известного чугуна являются недостаточный предел коррозионной усталости (до 300 Мйа) и низкая иэяосостойкость в условиях трения без смазки при температурах до 800 С, что снижает зкснлуатационную стойкость валков станов горячей прокатки и 40 деталей тормозных устройств.

Цель изобретения — повышение предела коррозионяой усталости и износостойкости, Указанная цель достигается тем, что высокопрочный чугун, содержащий углерод, крем- 45 ний, марганец, никель, медь, молибден, хром, магний, церий и железо, дополнительно содержит титан, гафний и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2,2-2,8

1,0-1,8

0,1-0,9

2,5 — 3,5

0,5-2,0

0,3-0,9

0,1-0,6

0,02 — 0,05

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Медь

Молибден

Хром

Магний

Изобретение относится к металлургии, в частности к нрон»водству чугуна с шаровидным графитом для литых фрикционных деталей со стабильной бейнитной основой, обладавшего высоким пределом корроэионной усталости и из* носостойкостью.

Известен чугун (Ц следующего химического состава, мас,%:

Углерод 3,3-3,5

Кремний 20 — 2,2

Марганец 0,4-0,б

Хром 0,2-0,6

Никель 3,0 — 3„8

Молибден 0,3-0,5

Магний 0,03-0,06

Железо Остальное

Недостатком данного чугуна являются невысокие характеристики его износостойкости, фрикционной теплостойкости и термической стойкости.

Наиболее близким к предлагаемому -по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун Щ следующего химического состава, мас. %:

Углерод 2,2-2,4

Кремний 1,2-1,8

Марганец 0,1-0,3

Никель 3,0-3,5

Хром 0,1-0,3

Молибден 0,3-О,5

Магний О 03 — 0,05

Медь 1,6 — 2,5

Церий 0,01 — 0,02

Железо Остальное

Церий 0,01 — 0,02

Титан 0,1 — 0,5

Гафний 0,1-0,3

Азот 0 03 — 0,18

Железо Остальное

Чугун может содержать в качестве технологической примеси фосфор до 0,03%.

Пример. Чугун выплавляют в открытых индукционных печах с использованием литейных чугунов марок ЛК2 и ЛКЗ по ГОСТ

4832 — 72, гранулированного никеля, электролиэной меди, ферромарганца Мп5, ферросилиция

ФС75, стального лома А-1-1, никель-магниевой лигатуры, феррогафния, азотированного феррохрома марок ФХ40ОН и ФХ60ОН и других аэотированных ферросплавов и лигатур.

Для рафинирования чугуна. применяют каль- цинированную соду и известь. Перед рафинированием и продувкой чугуна азотом расплав перегревают до 1510 — 1550 С. Заливку чугуна в автоклав для модифицирования проводят ирн 1500 С, разливку его в сухие песчаные формы открытым способом — 1390-1430 С.

Химические составы предлагаемого и известного чугунов приведены в табл. 1.

Механические свойства, фрикциониая тепло. стойкость и термическая стойкость предлагаемого чугуна в сравнении с известным приведены в табл. 2, Оценку фрикциониой теплостойкости чугунов производят на установке модели УМТ-1, а термической стойкости — яа установке для термоцнклирования нагревом образцов до 600 С с последующим охлаждением водой до 20 С до появления трещины.

Скорость износа при сухом трении определяют на инерционной машине трения модели

ИМТ вЂ” 74 с бесступенчатым регулированием скоростей скольжения после приработки и нри установившейся температуре яа поверхности трения. Удельная нагрузка при трении достигает 7,5 — 11,3 МПа н регистрируется с помощью тенэометрического динамометра через усилитель УТ вЂ” 4 и осциллограф Н вЂ” 117.

Максимальная скорость скольжения при фрикционном нагружении 2,3 м/с. Величина износа измеряется микронным индикатором.

Титан при концентрации 0,1 — 0,5% повышает предел коррозионной усталости, твердость и термическую стойкость чугуна. Введение титана менее 0,1% существенного влияния на эти свойства чугуна не оказывает. Повышение же содержания тнтана более 0,5% сказывается на снижении динамической прочности.

За счет введения в чугун гафния в количестве 0,1 — 0,3% достигается упрочненне и стабилизация бейнитной металлической основы и повышение изиосостойкости и фрикционных свойств, 122733. 3 1

Снижение содержания гафния менее 0,1% заметно уменьшает износостойкость при сухом трении и стабильность металлической основы. При введении гафння в количестве, превышающем 0,3%, увеличивается концентрация карбидов по границам зерен, что приводит к образованию цементной сетки и снижению пластичности чугуна.

Азот введен. как эффективная микролегирующая добавка, связывающая и диспереные иитриды и карбонитриды нитридообразующие элементы и повьппаюшая износостойкость.

его влияние заметно сказывается при содержании более 003%. Повышение же концентрации азота свыше 0,18% существенного влняТаблица 1

Соде ание % Состав

t рж 1

С Si Mn Ni Cu Mo Cr Mg Ce Ti Hf и Р Fe

0,4 0,2 0,04 О 01

0,3 3,1 2,3

О,! 3,3 2,5

О, I2,,5 0 5

0,3 0 1 6,05

0,02

0,3 О,!0,.02 0,.02 0,.1 0,,1 О 03

0,5 3,1 1,3 0,5 0,4 003 0,3 0,1 003

0,9 0,6 005 0,0! 0,5

03 018 0,02

0,3 0,1 0,02 0,02 О 09 0,1 0,04

0,3 О,! 0,02 002 О,! 0,09 003

° 1

0,3 0,2 0,02 0,02 О, I 0,1 0,02

0,3 0,19

0,32 О,!8

0,9 0,6 0,05 0,01 0,6

0,9 0,6 0,05 0;Ol 0,5

0,42

1495

397

2 735

1492. 0,38

287

311

1840

398

132

146

0,30

0,22

424

3 830 385

4 883 397

162

0,16

5 920 395 б 815 388

458

363

1550

116

035

328

1 2,4 1,5

2 2,2 1,6

3 2,2 1,8

4 2,4 1,5

5 2,8 1,0

6 2,2 1,8

7 2,2 1,8

8 2,2 1,8

9 2,8 1,0

10 2,8 1,0

0,9 3,5 2,0

0 2 б О 5

0,l 2,6 0,5

0,1 2,6 0,5

0,9 3,5 2,0

0,9 3,5 2,9 ння на износостойкость не оказывает, но удлиняет процесс плавки и является экономически нецелесообразным.

Из приведенных данных видно, что предлагаемьй высокопрочный чугун обладает более высокими физико-механическими свойствами и износостойкостью при сухом трении.

Он может быль использован для изготовления тормозных барабанов, валков прокатных стаt0 нов, букс и других чугунных деталей, работакицих в условиях температуры и подвергающихся ударным нагрузкам, что позволит получить технико-экономический эффект в размере 10,4 — 32 руб на I т годных от15 ливок.

1122733

1 2 3 4

824

381

375

330

118

0,33.824

375

310

380

1539

116

0,35

929

350

1750

154

0,24

410

336 448

10 944

1775

155

023

Составитель А. Османдев

Техред Л. Микеш Корректор Е. Сирохман, Редактор А. Козорез (5 ) 6 7

Заказ 8104/25 Тираж 602 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская иаб., д. 4/5

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

Продолжение табл. 2