Высокопрочный чугун

 

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, медь, кальций, магний, редкоземельные металлы, молибден, ванадий, алюминий, олово и железо, о тли чающий с я тем, что, с целью пошлшения задироустойчивости и фрикционной износостойкости при нагреве до 600°С, он дополни тельно содержит титан и нитриды циркония при следующем соотношении компонентов , мас.%: Углерод Кремний Марганец Никель Хром Медь Кальций Магний Редкоземельные 0,02 0,08 элементы 0,9 0,1 Молибден 0,32 0,05 Ванадий (Л 0,20 0,1 Алкминий 0,03 0,07 Олово 0,07 0,35 Титан 0,03 0,12 Нитриды циркония Остальное Железо ел 4 СО О) а

СОеа СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„115435

4(5!) С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,02 — 0,08

0,1-0,9

0 05 — 0,32

0ii — 0,20

0,03 — 0,07

0,07 — 0 35

0,03 — 0,12

Остальное (21) 3705471/22-02 (22) 27.02.84. (46) 07.05.85. Бюл. У 17 (72) М.И. Карпенко, Е.И. Марукович, П.Н. Радьков и С.М.. Бадюкова (71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН Белорусской ССР (53} 669: 15-196(088.8) (56) 1. Высококачественные чугуны для отливок. Под ред. Н.Н. Александрова. М., "Машиностроение", 1982, с. 165.

2. Авторское свидетельство СССР

В 924146, кл. С 22 С 37/10, 1982 (54)(57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, медь, кальций, магний, редкоземельные металлы, молибден, ванадий, алюминий, олово и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения задироустойчивости и фрикционной иэносостойкости при нагреве до 600 С, он дополнительно содержит титан и нитриды циркония при следующем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод 3,3 — 3,8

Кремний 1,5- 2,3

Марганец 0,3 — 0,8

Никель О,2 — 0,9

Хром 0,1 — 0,5

Медь О,1 -- 1,1

Кальций 0,02 — 0,08

Магний 0,01 — 0,07

Редкоземельные элементы

Молибден

Ванадий

Алюминий

Олово

Титан

Нитриды циркония

Железо

1154366

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для отливок, работающих в условиях сухого трения.

Известен высокопрочный чугун (Ej, содержащий, мас.7:

Углерод 3,5- 3,8

Кремний 2,0 — 2,8

Марганец 0,55

Фосфор 0 05 — 0,06

Сера 0,004 — 0,006

Магний 0,03

Железо Остальное

Укаэанный чугун обладает низкой задироустойчивостью и недостаточной фрикционной износостойкостью.

Наиболее близким по технической ,сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является чугун, содержащий, мас. :

Углерод . 3,3 — 3,8

Кремний 1,3 — 2,5

Марганец 0,5 — 1.,0

Никель 0,6 - 1,2

Хром О,! — 0,3

Медь 0,3 — 1,2

Кальций 0,01 — 0,08

Иагний 0,01-0,035

Редкоземельные металлы 0,01 — 0,1

Алюминий 0,05 —,0,4

Молибден 0,1-0,3

Ванадий 0,08 - 0 5

Олово 0,04 — 0,12

Железо Остальное

В качестве примесей чугун может содержать фосфор до 0,18 и серу до

0,03 мас. (2) .

Однако известный чугун характеризуется низкой фрикционной износостойкостью при нагреве поверхностей при трении до 600 С, недостаточной сопротивляемостью задиру при сухом трении и низкой микротвердостью матрицы при 600 С.

Цель изобретения — повышение задироустойчивости и фрикционной износостойкости при нагреве до 600"С.

Поставленная цель достигается тем, что высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, медь, кальций, магний, редкоземельные металлы, молибден, ванадий, алюминий, олово и железо, дополнительно содержит титан и нитриды циркония при следующем соотношении компонентов, мас.%:

3,3 — 3,8

1,5 — 2,3

0,3 — 0,8

0,2 — 0,9

0,1 — 0 5

0,1 — 1,1

0,02 — 0,08

0,01 — 0,07

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Хром

Медь

Кальций

Магний

Редкоземельные металлы 0,02 — 0,08

Молибден О,! — 0,9

Ванадий 0,05 — 0,32

Алюминий Î, l — 0,2

Олово О, 03 — 0,07

Титан 0,07 — 0,35

Нитриды циркония, 0,03 — О, 12

Железо Остальное

В качестве примесей чугун может содержать до 0,03 серы и до 0,2мас.i

20 фосфора.

Выбор граничных пределов компонентов — титана и нитридов циркония обусловлен следующим.

При содержании 0,07 мас. титана

25 наблюдается повьш ение фрикционной износостойкости и микротвердости отливок при 600 С. Дальнейшее увеличение концентрации титана до

0,35 мас./ повышает фрикционную теплостойкость, но при концентрации более 0,35 мас.7 отмечается снижение пластических свойств чугуна.

Нитриды циркония при концентрации

0,03 — О,!2 мас. — эффективные моди35 фицирующие структуру чугуна добавки, улучшающие сопротивляемость литых изделий задиру. При концентрации до

0,03 мас. сопротивляемость задиру недостаточна, а при увеличении содер40 жания нитридов циркония более

0,12 мас.% снижается ударная вязкость чугуна в отливках.

Чугун выплавляют в открытых индукционных печах с использованием ли4 тейных и предельных чугунов, стального и чугунного лома, ферромолибдена, феррохрома, феррованадия, других комплексных сплавов и лигатур. Перегрев металла перед рафинированием составляет 1520-1540 С. Для рафинирования используют кальцинированную соду. Заливку чугуна в автоклав или раздаточный ковш производят при

1500 С, а разливка его в сухие песчаные или подогретые металлические формы - .при 1390-1430 С. Титан вводят в раздаточный ковш (автоклав) в виде никель-титан-магниевой лига1154366

Т а б л и ц а 1

Компоненты известном предлагаемом

Углерод

Кремний

3,4

3,4

3,3

3,8

3,3

3,8

1,6

1,5

2,3

1,5

1,9

2,3

1,9

0,9

0,6

Марганец.

Хром

Никель

0,3

0,5

0,8

0,3

0,5

0,3

О,1

0,5

0,3

0,1

0,5

0,3

1,0

0,2

0,6

0,3

0,9

0,2

0,3

0,1

Алюминий

Медь

0,2

0,1

0,14

0,2

0,2

0,14

0,2

0,4

0,9

0,1

0,7

0i1

Ка.пьций

0,02. 0 05 0,02

0,12 0,13 0,1

0,05

0,08

0,02

0,05

Фосфор

Молибден

0,1

0,18

0,2

0,1

0,1

0 5

0,2 0,1

0,2

0,05

Р3М

0 05 0,08 0,02

0,02 0,03 0,01

0 04 0 12 0 03

0,08

0,04

Магний

0,07

0 05

0,02

0,03

Олово

Ванадий

0,06

0,07

0,06

0,05

0 21

012 025 005

0,21

0,32

0,05

0,03 0,01

0,01

0,03 0,02 0,01

Сера

Титан

0,03

0 ° 07 0,23

0,04

0 35

0,39 туры, содержащей, мас.7.: титан 17-32, магний 4,9-10, а порошки нитридов циркония — в процессе графитизирующего модифицирования совместно с измельченным электропечным ферроси- 5 лицием. Угар нитрицов циркония не превышает 3,7-7,27.. В качестве Р3М содержащего сплава используют цериевый мишметалл МЦ-40 по ТУ Гиредмета 48-4-280-73, Пример. Проводят смесь опытных плавок высокопрочных чугунов в индукционных печах известного и предлагаемого химических составов.

Технологические пробы, образцы и из- 15 носостойкие отливки получают заливкой модифицированных расплавов в сухие песчаные формы.

В табл. 1 приведены составы известных и предлагаемых чугунов; 20 в табл. 2 — механические свойства высокопрочных чугунов.

Как видно из табл. 2, предлагаемый чугун имеет более высокие показатели фрикггиоггной ггзносостойгкости и сопротивляемости задиру.

Применение предлагаемого чугуна позволит повысить надежность и долговечность деталей узлов сухого тре— ния, работающих при температурах до

600 С.

Сопоставительный анализ затрат на производство отливок и эксплуатационной стойкости при Жрикционном износе с повышенными температурами показывает, что при использовании предлагаемого чугуна достигается экономия

28,5 — 72 руб. на 1 т годных литых заготовок.

1154366

Продолжение табл.l

Содержание, мас. 7, в чугуне известном

Компоненты предлагаемом

Нитриды циркония

0,14

Железо

Т а б л и ц а 2

Показатели для чугуна

Свойства известного предлагаемого

557

660

772

835

272

Твердость, HB 248

287

267

246 162

150

126

270

234

152

Сопротивление задиру, МПа 21,2

21,6 32,4 4,5

48,6

22,2

38,0

Микротвердость при 600 С, Н 3?20

4100 4360 4520

4455

4590 4120

Относительная трещиностой0,86

0,89 0,97 0,94

0,91 0,90 кость

0,87

Составитель Н. Косторной.

Редактор Н. Гунько Техред Т.Маточка

КорректоР О. Луговая

Заказ 2638/26 Тираж 583

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подгисное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предел прочности при растяжении, МПа

Фрикционная износостойкость при

600 С, мг/ мгс

0,03 0,07 О, 12 0,01

Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Остальное ное ное ное ное ное ное

580 762 785

253 265 278