Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, молибден, алюминий , титан, редкоземельные металлы, азот и железо, о тличающ ийс я тем, что, с целью повьшения износостойкости в коррозионной среде , он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов , мае. %: 2,2-3,2 Углерод 1,6-2,6 Кремний 2,7-5,7 Марганец 0,5-0,9 Молибден 1,3-3,2 Алюминий 0,18-0,75 Титан Азот 0,08-0,24 Редкоземельные метал 1ы 0,01-0,08 i 0,03-0,07 Магний Остальное Железо (Л С

СООЭ СООЕТСНИХ

««« Ю

РЕСПУБЛИК!!9) (!!) А у(у) С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТНЕННИЙ КОМИТЕТ СССР

«« Ю

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с я тем, что, с целью повышения износостойкости в корроэионной среде, он дополнительно содержит магний при следУющем соотношении компонентов, мас. Х:

0,01-0,08

0,03-0,07

Остальное (21 ) 361 9651 /22-02 (22) 11.07.83 (46) 23. 11. 84. Бюл. Ф 43 (72) М.И.Карпенко (71) Гомельский политехнический институт (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

W 464652, кл. С 22 С 37/06, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 3506093,кл.С 22 С 37/!О, 1982 .. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, молибден, алюминий, титан, редкоземельные металлы, азот и железо, о т л и ч а ю ш и й—

Углерод

Кремний

Марганец

Молибден

Алюминий

Титан

Азот

Редкоземельные металлы

Магний

Железо

2,2-3,2

1,6-2,6

2,7-5,7

0,5-0,9

1,3-3,2

0,18-0,75

0,08-0,24

1125281

0,01-0,08

0,03"0,07

Остальное

Изобретение относится к области металлургии, в частности к.изысканию чугунов, работающих в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды, применяемых для изготовления гильз цилиндров автотракторных двигателей.

Известен износостойкий чугун и следующего химического состава, мас. %:

Иарганец

Иолибден

Алюминий

Титан

Азот

Редкоземельные металлы

Магний

Железо

2,7-5,7

0,5-0,9

1,3-3,2

0 1S-0,75

0,08-0,24

3-3,6

З-З,6

0,4-0,6

14-16

0,005-0,5

Остальное

Углерод

Кремний

Иарганец

Хром

Иттрий

Железо

Относительная износостойкость известного чугуна 2,05. В условиях воздействия коррозионных сред средний износ при трении достигает

0,75-0,82 мм/ч.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2) следующего химического состава, мас. %:

Углерод . 2,5-4,1

Кремний 0,8-2,6

Марганец

Фосфор 0,2-1,0

Алюминий 0,01-1,2

Медь 0,01-1,0

Титан 0,030,2

Кальций 0,01-О, 1

Редкоземельные элемен0,01-0,1

0,1-0,9

0,1-0,5

Оэ01-Ов05

Остальное. ты

Молибден

Ниобий

Азот

Железо

Указанный чугун обладает низкой иэносостойкостью при трении в корроэионной среде.

Цель изобретения — повышение иэносостойкости в коррозионной среде.

Углерод

Кремний

2,2-3,2

1,6-2,6

Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, молибден, алюминий, титан, редкоземельные металлы, азот и железо, дополнительно содержат магний при следующем соотношении компонентов, мас. %:

В качестве технологических примесей чугун может содержать фосфор до 0,08 и никель до 0,3 мас.%.

Предложенный износостойкий чугун

15 в литом состоянии и после нормальзации обладает следующими механическими свойствами: период прочности при изгибе в литом состоянии 795975 ИПа, а после нормализации 130020 1520 KIa, средний износ при трении в коррозионной среде 0,08-0,22мм/ч, коэффициент относитепьно износостойкости при испытании на ударно-абразивное изнашивание (по ГОСТ 23.207"79)

25 9,7-12,6 (эталон сталь 45Л), и ударная вязкость после нормализации

0,8-1,2 ИДж/м .

Повышение износостойкости при .трении в коррозионной среде в пред ложенном чугуне достигается за счет повышения концентрации марганца до

2,7-5,7 и алюминия до 1,3-3,2 мас.%.

При меньших концентрациях марганца и алюминия существенного повыше- ния износостойкости в коррозионной среде не достигается, а повышение их содержания более 5,7 и 3,2 мас.% вызывает снижение ударной вязкости при этом в чугунах с содержанием

4О более 3,2 мас.% алюминия отмечается повышенное содержание по границам зерен неметаллических включений, что снижает пластические свойства и износостойкость.

45 Для достижения цели изобретения в чугун дополнительно введен магний в количестве 0,03-0,07 мас.%, упрочняющий металлическую основу и способствующий .ttostmleHHto износостойкос50 ти чугуна в коррозионных средах. При . его. содержании до 0,03 мас .% его модифицирующий эффект проявляется недостаточно, а при концентрации более

0,07 мас.% усиливается отбел и сни55 жаются пластические свойства, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости при ударно-абразив" ном износе.

25281

Т а блица 1

Химический состав чугуна в отливках, мас. %

Компоненты

Предложенный

Известный

3,0 2,2 2,6 3,2 2,2

3,2. 2,8

Углерод

Кремний

Иарганец

1,6

21 26 20 16

2,6

0,5 2,7 4,5 5,7 2,7

4,0

3,6

3 11

Титан введен в иэносостойкий чу-" гун для повышения износостойкойти в корроэионной среде и микротвердости металлической основы. При содержании менее 0,18 мас.% титана в чугуне он преимущественно связан в карбонитриды и микротвердость матрицы существенно не меняется.

При концентрации титана более

0,75 мас.% снижается динамическая прочность чугуна.

Введение азота обусловлено тем, что он образует с титаном, алюминием и углеродом комплексные карбонитриды,:измельчающне структуру и повышающие износостойкость чугуна. При введении в известный чугун азота менее 0,08 мас.% существенного влияния на измельчение структуры и повышение износостойкости не происходит, а при повышении концентрации азота более 0,24 мас. % снижается величина прогиба и пластические свойства чугуна в отливках. При этом удлиняется процесс внепечной обработки расплавленного металла и снижаются его литейные свойства, увеличивается количество .карбонитридов, расположенных по границам зерен.

Иттрий введен в чугун как эффективная модифицирующая добавка, способствующая измельчению структуры, очистке границ литого зерна и повы-.шению износостойкости в коррозионной среде. При концентрации иттрия менее 0,01 мас.% его модифицирующий эффект незначительный, а нри повыше-. нии концентрации более 0,08 мас.Ж, увеличивается его угар и безвозвратные потери.

В. табл. 1 приведены составы из вестного и предложенного чугунов.

Плавки проводили в открытых индукционных печах. Температура рас- .. плава перед выпуском иэ индукционной печи 1630-1680 К, а температура чугуна после модифицирования составляла 1570-1610 К. Для модифицирования использовали комплексную лигатуру на основе кремния (5557 Mae.%) и металлический иттрий, которые вводили после микролегирования расплава азотом и титаном, ко10 торое производилось с использованием цианамида кальция,.азотированного марганца и азотированного ферротитана, содержащего 3,1 мас.%. азота. Заливку чугунов опытных плавок для получения отливок, технологических проб и 30 мм образцов производили в сухие формы, изготовленные с использованием жидкого стекла.

Свойства чугунов определяли в литом состоянии и после нормализации с 930-950 С (продолжительность вью держки 4 ч). Средний износ чугунов.при трении в коррозионной среде отходящих газов с 750-850 С. Свойсто ва известного и предложенного составов чугуна приведены в табл.2.

Предлагаемый иэносостойкий чу,I

Ъ.Л гун обладает более высокой износостойкостью в коррозиоиноч среде, чем известный.

Использование предложенного иэносостойкого чугуна для отливок гильз автотракторных двигателей позволяет повысить их,коррозионную стойкость и получить экономию 18-36 руб. на

1 т годного литья. Более высокий уровень механических свойств позволяет повысить надежность и долговечность автотракторных отливок ответ40 ственного назначения, работающих. в условиях абразивного износа и воздействия коррозионных сред с температурой до 850 С.

1125281

Продолжение табл. 1

Компоненты

Предложенный

Известный

0,7

06 03 05 07 09 05

Молибден

1,5 0,4 1,3 2,1 3,2 1,3 1,7

0,04 — 0,03 0,05 0,07 0,03 0,05

Алюминий

Магний

0,4

Медь

0,05 0,18 0,45 0,75 0,15 0,78

Титан

0,25

О, 02 0,08 О, 16 0,24 0,07

Азот

0,03 0,01 0,05 0,08 0,09 0,008

0,08

0,08

0,03

0,4

Фосфор

0 21

0 17 030 007

Никель

ОсОстальное

ОсОсОсОсталь- ОсЖелезо тальтальное таль- таль- тальное ное ное ное ное

0,03

Ниобий

0,03

Кальций

Таблица

Известный чугун

Предложенный чугун

Показатели

Предел прочности при изгибе, ИПа:

581 560 795 980 975 782 792 в литом состоянии

1060 630 1300 1408 1520 1240 1384

"после нормализации

Средний износ при трении в коррозионной среде, мм/ч

0,62

Коэффициент относитель!

r ной износостойкости э,4 ударная вязкость после нормализации, МДж/и 0,5

1 0 0 7 О 8

О!2 08 12

Термическая стойкость при нагреве до 900бС, циклов 670

Редкозе-. мельные металлы

Химический состав чугуна в отливках, мас. Х

051 022 014 008 028 016

5,8 9,7 10,8 12,6 8,2 11,0.

885 1230 1420 1570 970 1380