Высокопрочный чугун

 

Изобретение относится к металлургии л может быть использовано для произ воДства отливок, работающих в условиях трения. Цель изобрете .ния - повьшение предела прочности при растяжении, удароустойчивости и износостойкости в условиях сухого трения при отрицательных температурах . Новый чугун содержит кояпоненти в следующем соотношении, мас.%: С 3,1-3,8; Si 1,5-2,3; Мп 0,5-1,2; Ni 1,0-1,9; Сг 0,1-0,5; Си 0,,1; Са 0,02-0,06; Mg 0,04-0,08; Y 0,02- 0,06; La 0,02-0,05; Mo 0,1-0,9; V 0,08-0,42; Al 0,02-0,06; Cd 0,05- 0,25; нитриды стронция 0,02-0,08; В 0,02-0,06 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Со, В и нитридов стронция, а также повышение содержания Mg с 0,35 до 0,04- 0,08 мас.% позволяет повысить 6g в 1,4-1,54 раза, удароустойчивости в 2-тВ .. раз. и износостойкости в интервале температур (-10)-(60)°С в 2,1-4,1 раза. 2 табл. (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1435648 A 1 (51)4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н A BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4204832/31-02 (22) 06.03,87 (46) 07.11.88. Бюл. Р 41 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" и Могилевское отделение

Физико-технического института АН БССР (72) Е,В.Янин, M.И.Карпенко, E.È.Màðóêoâè÷, E.Ì,Íà3àð÷óê и Т.И.Кньпп (53) 669.15-196(088.8) (56) Высококачественные чугуны для отливок./ Под ред. Александро".. ва Н.Н. — M,: Машиностроение, 1982, с. 165.

Авторское свидетельство СССР

9 924146, кл, С 22 С 37/10, 1980. (54) ВЫСОКОНРОЧНЬФ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства отливок, работающих в условиях трения, Цель изобрете.ния — повышение предела прочности при растяжении, удароустойчивости и износостойкости в условиях сухого трения при отрицательных температурах. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ж:

С 3,1-3,8; Si 1,5-2,3; Мп 0,5-1,2;

Ni 1,0 1,9; Cr О 1-0 5; Си О 1 1,1;

Са 0,02-0,06; Mg 0,04-0,08; Y 0,020,06; Là 0,02-0,05; Мо 0,1-0,9

V 0,08-0,42; Al 0,02-0,06; Со 0,050,25; нитриды стронция 0,02-0,08;

В 0,02-0,06 и Fe остальное. Дополl нительный ввод в состав чугуна Со, В и нитридов стронция, а также повышение содержания Ng с 0,35 до 0,04- д

0,08 мас.Ж позволяет повысить 6 в

1,4-1,54 раза,- удароустойчивости в 2-,8 pas и износостойкости в интервале температур (-1 0)-(60) С ( в 2,1-4,1 раза, 2 табл.

1435648

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

Цель изобретения — повышение предела прочности при растяжении, удароустойчивости и износостойкости в условиях сухого трения при отрицательных температурах, Дополнительное введение кобальта в количестве 0,05-0,25 мас. обеспечивает измельчение графита, повышение твердости, удароустойчивости, прочности и стабильности механических свойств при отрицательных температу-рах, что обеспечивает существенное повышение сопротивляемости ударным нагрузкам и фрикционной иэносостойкости при отрицательных температурах. При концентрации его до

0,05 мас. фрикционная износостой кость недостаточна, а при концентрации кобальта более 0,25 мас. снижаются сопротивляемость ударным нагрузкам и трещиностойкость.

Нитриды стронция при концентрации 0,02-0,08 мас.X — эффективно модифицирующие структуру чугуна добавки, улучшающие сопротивляемость литых изделий износу благодаря измельчению структуры, При концентрации до 0,02 мас. . сопротивляемость износу недостаточна, а при увеличении содержания нитридов стронция более 0,08 мас. X снижается ударная вязкость и ударно-усталостная долговечность при отрицательных температурах из-за повышения концентрации неметаллических включений, Бор — поверхностно-активная добавка, повышающая прочность и стабильность структуры и свойств в широком интервале температур, что способствует фрикционной износостойкости при низких температурах. При содержании бора до 0,02 мас,X фрикционная износостойкость при температурах до -60 С недостаточна, а при концентрации бора более

0,06 мас,X снижаются трещиностойкость и ударно-усталостная долговечность при отрицательных температурах.

Легирующие компоненты (никель, хром, молибден, медь и ванадий) в, указанных пределах обеспечивают упрочнение матрицы и необходимую фрик5

UHoHHóþ износостойкость при отрицательных температурах, не снижая ударно-усталостную долговечность.

Их содержание в чугуне определяют экспериментально, Модифицирующие добавки (магний

0,04-0,08, алюминий 0,02-0 06, иттрий 0,02-0,06, лантан 0,02-0,05 и кальций 0,02-0,06 мас.%) обеспечивают раскисление чугуна и улучшение формы графита, способствуя повышению склонности к измельчению структуры и повышению ударно-усталостной долговечности, Пределы их содержания ограничены концентрациями, при которых выше фактор формы графита, а также пластические и прочностные свойства чугуна в отливках при отрицательных температурах. Лантан из редкоземельных металлов наиболее эффективно повышает пластические свойства и ударно-усталостную долговечность при отрицательных температурах, а иттрий увеличивает твердость и фрикционную износостойкость при отрицательных температурах.

Содержание углерода, кремния и марганца принято иэ опыта производства высокопрочных износостойких чугунов, эксплуатируемых при отрица-тельных температурах.

Олово увеличивает хрупкость чугуна при отрицательных температурах и снижает ударно-усталостную долговечность, поэтому оно исключено из состава чугуна, Чугун выплавляют в открытых индукционных печах с использованием литейных и предельных чугунов, стального ( и чугунного лома, гранулированного никеля, ферромолибдена, брикетов нитридов, феррокобальта, ферробора, феррохрома, феррованадия и других комплексных, сплавов и лигатур. Перегрев металла перед рафинированием составляет 1480-1520 С. Для рафинирования используется кальциниронанная сода. Заливка чугуна в автоклав или раздаточный ковш производится при

1500 С, а разливка его в сухие песчаные или подогретые металлические формы производится при 1390-143Г С, Ферробор вводят в раздаточный ковш, а порошки нитридов стронция — в процессе графитизирующего модифицирования совместно с измельченным злектропечным ферросилицием. Угар нитридов стронция составляет 6,8-8,4/, 1435648

0,02-0,08

0,02-0,06 йстальное

Содержание компонентов, мас.%, в составе

Компоненты

1 (изв„естный) 3,1

У1.лерод 3,3

Кремний I 5

Марганец 0,6

3 5

3,8

2,3

0,5

0,9

1,2

0,2

0,4

0,1

0,5

Хром

1,0

1,5

1,0

l,9

Никель

0,7

0,7

О,1

Медь

0,05

0,02

0,04

0,06

Кальций угар кобальта при введении в электропечь 7,1-7,97. и бора 8,8-10,2%, Пример. В индукционных печах проводят шесть плавок высокопрочных

5 чугунов известного и предлагаемого химических составов (табл. 1). Технологические пробы, образцы и износостойкие отливки получают заливкой модифицированных расплавов в сухие 1р песчаные формы.

В табл. 2 приведены механические и эксплуатационные свойства высокопрочных чугунов опытных плавок. Испытания на удароустойчивость проводят 15 на центробежной метательной машине.

Продолжительность испытания 20 мин.

Механические свойства и фрикционную износостойкость определяют стандартными методами. ° 20

Как видно из табл. 2, предлагаемый чугун имеет более высокие показатели фрикционной износостойкости и сопротивляемости ударным нагрузкам. Применение предлагаемого чугуна позво- 25 лит повысить надежность и долговечность деталей узлов сухого трения, работающих при температурах до -60 С.

Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна бора, кобальта, нитридов стронция и повышение содержания магния обеспечивают повышение в 1,4-1,54, удароустойчивости в

2-8 раз1 и износостойкости при температуре (-10)-(-60) С в 2,1-4,1 35

pasa. !

Формула изобретения

Выс,вколрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, медь, кальций, магний, редкоземельные элементы, молибден, ванадий, алюминий,и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении, удароустойчивости и иэносостойкости в условиях сухого трения при отрицательных температурах, он дополнительно содержит кобальт, нитриды стронция и бор при следующем соотношении компонентов, мас.Х;

Углерод 3,1-3,8

Кремний 1,5-2,3

Марганец 0 5-1,2

Никель 1,0-1,9

Хром 0,1-0,5

Медь 0,1-1,1

Кальций О,02-0,06

Магний 0 04 Оэ08

Редкоземельные элементы иттрий 0,02-0,06 лантан 0,02-0 05

Молибден 0,1-0,9

Ванадий 0,08-0,42

Алюминий 0,02-0,06

Кобальт 0,05-0,25

Нитриды стронция

Вор

Железо

Таблица 1

1435648

Продолжение табл.1,! Компоненты

Содержание компонентов, иас.X

s составе! 2 . 3 4 (иэв ст- ный

0,03

0,04 0,06 0,08

0 1 0 45 0 9

0,08 О, 27 0,42

0,02 0 04 0,06

0,02 0,03 0,06

О 02 О 03 О 05

0,05 0,17 0,25

Магний

Молибден 0,25

Ванадий 0,45

Алюминий 0,31

Иттрий

0,01

Лантан

Кобальт

Нитриды стронция

0,02

0,08

0,05

0,04

0,02

0,06

Бор

0,15

0,03 0,05

0,1

Фосфор

Железо

ОстальОсталь- Осталь- Остальное ное ное ное

В известном чугуне содержится 0,08 мас.% серы, 0,04 мас.X церия и 0,04 мас.Ж олова.

Таблица 2

Значения показателей для состава

Показатели

Временное сопротивление при растяжении, МПа

580 810 872 895

259 265 269 277

Твердость, НВ

Трещиностойкость, Е

96 93

86 91

Удароустойчивость при-20 Г, Ж

Фрикционная износостойкость, 1435648

Продолжение табл. 2

Показатели

Значения показателей для состава мг/м гс при температуре, С: — 10

-30

-60

-10

-30

-60

14,5 41,0 470 56,1

Составитель Н. Косторной

Техред А.Кравчук Корректор С. Шекмар

Редактор Н. Яцола

Заказ 5614/25

Тираж 595 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Ударно-усталостная долговечность цикла, при температуре, С:

Сопротивляемость задиру при -20 С, МПа

257 114 94 79

331 136 124 96

475 154 142 115

2740 5045 6173 6920

1320 3960 3815 4116

710 2345 3180 3650