Серый чугун

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 4 С 22 С 37/06

ВС1(. .ЩЕ."-:)-,; Р

1 ! 13, ;

БИЕ ) (1

«д t

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4136653/23" 02 (22) 16. 10.86 (46) 15.04.88. Бюл. 1«« 14 (71) Производственное объединение ,".Гомсельмаш" (72) P.Н.Адамович, И.И,Карпенко, Е.И.Марукович, Н.И.Андронова, О,M,Æåðåáoâè÷, С.М.Бадюкова и С.Е.Шкоров (53) 669.15-196 (088.8) (56) Патент ПНР 1«« 108811, кл. С 22 С 37/10, 1981.

Авторское свидетельство СССР

11« 960299, кл, С 22 С 37/10, 1982. (54) СЕРЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, касается изыскания серых износостойких чугунов для работы в условиях высоких нагрузок и интен- сивного изнашивания при полусухом трении. Целью изобретения является повышение задиростойкости. Предложенный чугун содержит, мас.Х: углерод

3,3-4,3; кремний 1,6-2,4; марганец

0«8 1«5; медь О« 18 Оэ65; цирконий

0,15 0,35; титан 0,12-0,28; кальций

0,02-0,06; РЗМ 0„003-0,05, карбиды бария О, 12-0,5; цинк 0,002-0.,01, нитриды одного металла из группы, соде1жащей хром и ванадий, 0,02-0,3; жег езо остальное. Использование предложенного чугуна позволяет существенно снизить массу литых деталей, повысить надежность и долговечность деталей Q в условиях полусухого трения, повышенных нагрузок и износа, 2 табл.

1388453

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серых износостойких. чугунов для работы в условиях высоких нагрузок и интенсивного изнашивания при трении с недостаточной смазкой.

Цель изобретения — повышение задиростойкости.

Предлагаемый чугун содержит компоненты, мас,%:

Углерод 3,3-4,3

Кремний 1,6-2,4

Марганец 0,8-1,5

Медь О, 18-0, 65

Цирконий 0,15-0 35

Титан 0,12-0,28

Кальций О, 02-0, 06

Редкоземельные металлы

Карбиды бария

Цинк

Нитриды одного металла иэ группы, содержащей хром и ванадий 0,02-0,3

)Келеэо Остальное

15

0,003-0,05 20

0,12-0,5

Оь002 0 1

Введение нитридов одного металла из группы, содержащей хром и ванадий, 30 способствует измельчению включении графита и повышению задиростойкости и механических свойств. Нижние пределы концентраций. нитридов приняты. от значений> с которых начинает сказываться их влияние на иэносостойко- 35 сть и размеры графита в отливках.

При увеличении концентрации нитридов хрома или ванадия более 0,3% отмечается снижение ударной вязкости, трещиностойкости и стабильности зади- 40 ростойкости при трении в условиях недостаточной смазки и сухого трения, I

: Дополнительное введение карбидов бария в количестве 0,12-0,5 мас.7 45 микролегирует и упрочняет металлическую основу, измельчает структуру, уменьшает ее охрупчивание, блокирует дефекты кристаллической структуры, снижает ликвацию, повышает микротвер- 50 дость матрицы и стабильности структуры и механических свойств, что .обеспечивает повышение эадиростойкости и износостойкости, прочности и других механических и служебных свойств в .отливках. При концентрации карбидов бария до 0, 12 мас.7 микролегирующий эффект проявляется слабо, существенного упрочнения металли-. ской основы не достигается и эадиростойкость, износостойкость и др. служебные свойства в отливках низкие. При концентрации карбидов бария более

0,5 мас,% снижаются пла=тические свойства, стабильность структуры и механических свойств чугуна в отливках, увеличивается отбел и ликвация, снижаются стабильность свойств и эадиростойкость.

Введение цинка в количестве 0,0020,01 мас.% повышает твердость, измельчает структуру, повышает трещиностойкость и износостойкость матрицы, микротвердость матрицы, ее стабильность в отливках, что обеспечивает снижение износа и повышение задиростойкости, стабильности механических свойств. Содержание цинка принято от концентрации (0,002 мас.%), с которого отмечается повышение твердости, эадиростойкости и износостойкости в отливках, и ограничено концентрацией

0,01 мас.7., вьппе которого отмечается отбел, снижение динамической прочности и стабильности структуры, задиростойкости и др. свойств чугуна.

Содержание основных компонентов .(углерод 3,3-4,3 мас.%, кремний 1,62,4 мас.7. и марганец 0,8-1,5 мас.%) определено исходя из практики производства серых иэносостойких чугунов для износостойких литых деталей.

При снижении содержания углерода менее 3.,3 мас.7 и кремния ниже 1,6мас.% и повышении концентрации маргайца более 1,5 мас.% снижаются литейные свойства, трещиностойкость, увеличивается ликвация и снижаются задиростойкость и стабильность структуры и свойств, а при концентрации углерода более 4,3 мас.l. кремния более 2,4 мас.% и марганца менее 0,8 мас,% структура в отливках становится грубой, снижаются твердость карбидов и матрицы, задиростойкость, износостойкость и стабильность механических свойств в отливках, Легирование чугуна медью, цирконием и титаном обеспечивает существенное повышение микротвердости, монолитности матрицы и величины нагрузки, вызывающей задир. При увеличении их концентрации выше верхних пределов снижается стабильность структуры, увеличивается ликвация, снижаются динамическая прочность, задиро1388453 стойкость и механические свойства в отливках.

РЗМ и кальций являются эффективными модифицирующими добавками, сохраняющими твердость и задиростойкость чугуна, измельчающими структуру и повышающими микротвердость чугуна, механические свойства, износостойкость. При концентрации их менее 10 нижних пределов модифицирующий эффект проявляется слабо, а при концентрации РЗМ и кальция более 0,05 и

0,06 мас.X соответственно они полностью не растворяются в матрице, 15 повышаются концентрация неметаллических включений, их графитизирующее влияние и неоднородность структуры, что приводит,к снижению.эадиростойкости, износостойкости, трещиностойкости и механических свойств чугуна в отливках.

Пример,. Опытные плавки чугуна проведены в индукционной печи емкостью 200 кг с использованием 25 литейных чугунов марки ЛК-1, ЛК-2,передельных чугунов М2 и ПЛ-1, лома чугунного 17 А, силикомарганца СМН-179 стального лома, нитридов хрома, брикетов, нитридов ванадия, титана, меди, ферросилиция, силикокальция, циркониевой лигатуры и других ферросплавов. Чугун перегревали до 1480о

1500 С и выпускали в литейные ковши с циркониевой лигатурой, брикетами нитридов ванадия, хрома, карбидами бария, цинком и модифицирующими добанками. Брикеты нитридов измельчали до фракции 0,2-2 мм. Из чугуна отливали цилиндрические образцы 40 диаметром 30 мм, технологические ступенчатые пробы с максимальной толщиной 20 мм и отливки износостойких деталей. Усвоение циркония составило 78-857; нитридов хрома 8893Х; нитридов ванадия 90-967; цинка

67-73/, карбидов бария 72-76/.

В табл.1 приведены химические составы чугунов опытных плавок.

Испытания образцов и отливок проводили в литом состоянии.

В табл.2 приведены данные о задиростойкости, износостойкости. механических и эксплуатационных свойствах.

Относительную износостойкость определяли по ГОСТ 23,213-82 на износостойких отливках с толщиной стенок 30 — 40 мм. На этих же заготовках с толщиной стенок 30 — 40 мм проверяли задиростойкость.

Формула изобретения

Серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цирконий, медь, кальций, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю щ и и с г тем, что, с целью повышения задиростойкости, он дополнительно содержит цинк, карбиды бария и нитриды одного металла из группы, содержащей хром и ванадий, при следующем соотношении компонентов, мас,Е:

Углерод 3,3-4,3

Кремний 1,6-2,4

Марганец 0,8-1,5

Титан 0,12-0,28

Цирконий О, 15-0, 35

Медь 0,18-0,65

Кальций 0,02-0,06

Редкоземельные металлы

Цинк

Карбиды бария

Нитриды одного металла из группы, содержащей хром и ванадий железо

0,003-0,05

0,002-0,01

0,12-0,5

0,02-0,3

Остальное

Как видно из табл,2,предлагаемый чугун обладает более высокой эадиростойкостью в сравнении с базовым чугуном. Высокая эксплуатационная стойкость в условиях интенсивного изнашивания достигается за счет получения мелкодисперсной металлической основы, повышения ее микротвердости, эадиростойкости и износосмойкости.

1388453 б о сО сч с о о о л л л о,о о сЧ

>.0 л о

I

1

О

1

v о сч о о о л л о о

00 л о о л л

О Ю

Ю о

° Ь о

Ю

1 бсЪ ф сч с Ъ л л л о о ю л CO

o o л ° ь ю о сЧ о о

6 ° ь о о л л

Ю ч

° ь

Э

0 х

v о

1

I CO

1 сЧ о о л л о о о о о л л

О О сЧ ф о

° ь л л о o o

o л

Ю и л

Ю о л м

Ц.

v o о х 0 иЪ

О О л л о о бсЪ съ ф

"О м сЧ

° > л л о о о

I !

Л сЪ л о л ° ь о о

I л о

1 !

Ц

Э

Еь Э и о о х! 0

I ь — ) л о ъ

О сЧ

A л о о

-1. бФ о л л о о ю сч сЧ сЧ

° Ь ° ь л о о о

I сч

° ь о

5 и о о х сЧ

О сЧ о л ° Ь о о с Ъ

c0 сЧ . сч О о о л л л л л

О О О О О сЧ! о л о

CO л о л

М о а о о л л о о бсЪ ббЪ сО ьО м сч л Фь ° ь о о о

o e

° Ь о о с Ъ л

Ю A

1 <6 и

Э

kf о и

1

1м! О

О бсЪ

О сЧ

° Ь A о о

УЪ с>! сч сч л л л о о о сч

° ь

Ф о о

° Ь л о о

v o

° Ь

М сЧ о о

° ь ° > о о

М сч о о о л ° Ь о о

С0 а СЧ л л ° \ о о о сЧ о

° Ь о

Э о х

00 л

Ю м

° ь с Ъ

Ф л сЧ

Г !

1и

1 !

Э ! Ь>б >

m ! бГЪ бсЪ о

° ь ° Ь о о

1 сЧ сЧ сч л л ° ь о о о сЪ

° ь м о х

3 о

A х о

И а х! х

„.! 1

CI л

° б !

v )

CCI

М

М

I I A о

1 бГЪ Л СЧ CO

0 e CO Г С Ъ С Ъ О л л л ° Ь ° Ь о о о о сч ф

O - съ — — О л л л л л л о о î о

ы о % х а Х ccI

Э X Сб Д ц э а а

>Ъ Ь4 Я Х

cCI g

Ю Х О\. И У Р о. Д и х х!

>0 !.

v o о х

>0

Е Э !

1388453

Таблнца2

Свойства чугунов ° отливках

Показа

Преплагайнаф

6 7 8 9 1О 11

3 4 5

Предел проч. ° . ности при растяхении, ИПа 250 4!2 442 484

415 448 486 278 392 279 398

Ударная вязкость, Идх/иь

0,75 0,92 0,98 0,95 0,94 0,98 0,96 0,78 0,86 0,79 0,88

Износ при полусухом трении, мкм/ч

0,85 0,23 О, 18 О, 14 0,22 0,17 О, 13 0,83 0,27 0,83 0,25

Время до образования задира, ч

12,4 41,7 52,2 58 ° 6

Эксплуатационная стойкость,2

100 142 174 186 148 180 190 104 131 106 133

1i85 4,24 4,84 5,26 4 ° 28 4,95 Sa32 2,08 2,96 2, 12 3,26

2392 24.18 2480 . 1020 16.10 1045 1870

Составитель Н.Шепитько

Техредл.Олийнык Корректор В.Гирняк

Редактор Н.Киштулинец

Заказ 1551/29 Уираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Укгород, ул. Проектная, 4

Относительная износостойкость в отливках с толщиной стенох 30-40

Задиростойхость npss полусухом трении, Kiss и/с . — 960, 2380 2412 2460

42,6 54 ° 5 59,8 . 13 ° 2 36,6 13,6 38,3