Чугун

 

Изобретение относится к чугунам и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в сложнонапряженных условиях. Цель изобретения - повышение контактной выносливости , ударной вязкости, износостойкости и хрупкой прочности. Чугун имеет следующий состав, мас.%: С 2,7-3,1; Si 0,7-1,2; Мп 0,6-1,2; Сг 0,7-1,5; Ni 2,1-2,9; Си 0,9-1,5; Р 0,2-0,7; Мо 0,5-1,3; Nb 0,2-1,1; Y 0,08-0,13; нитриды ванадия 0,1-0,3, Fe остальное. За счет того, что чугун содержит ванадий в виде нитридов , он имеет следующие свойства: контактную выносливость при нормальной температуре на базе 5x10 циклов при качении 615-730 МПа; а„ 62- 85 Дж/см ; коэффициент фрикционной теплостойкости на машине УМГ-1 при 700 КПа и частоте вращения образца 2,00 4,3 - 5,9; износ на машине 77МГ-1М при нагрузке 75-175 МПа и скорости 0,1-0,2 м/с 35-52 мг; хрупкую прочность после I00 теплосмен в интервале 20-750 0 на машине Р5 (образцы ф 10 мм) 670-780 МПа. 2 табл. S сл

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС1 1УБЛИН (58 4 С 22 С 37/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4233071/31-02 (22) 20,04 ° 87 (46) 30,03,89. Бюл. Р 12 (7i) Гомельский политехнический институт (72) М.h.Êàðnåíêî (53) 669.15-196(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 981429, кл. С 22 С 37/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Р 1047985, кл. С 22 С 37/10, 1982.

Ларина О.Д. и Тимошенко Н.Н . Количественный анализ оксидных и нитридных включений в сталях и сплавах.

M.: Металлургия, 1978, е.256. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к чугунам и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в сложнонапряженных условиях. Цель изобретения — повышение контактной выносливости, ударной вязкости, изно1

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления деталей технологической оснастки, работающих в условиях теплосмен, высоких контактных нагрузок и интенсивного износа.

Цель изобретения — повышение контактной ьыносливости, ударной вязкости, иэносостойкости и хрупкой прочности.

Чугун, состав которого приведен в табл.l выплавляют в электропечи.

Присадку феррониобия и дробленных брикетов нитридов ванадия проводят в конце плавки, а металлический иттЛ0,» 146895 А1 состойкости и хрупкой прочности. Чугун имеет следующий состав, мас,%:

С 2,7-3,1; Si 0,7-1,2; Мп 0,6-1,2;

Cr 0,7-1, 5; Ni 2, 1 -2, 9; Си О, 9-1,5;

P 0,2-0,7; Мо 0,5-1,3; Nb 0,2-1,1;

У 00,08-0,13; нитриды ванадия 0,1-0,3, Fe остальное, 3а счет того, что чу— гун.содержит ванадий в виде нитридов, он имеет следующие свойства: контактную выносливость при нормаль1 ной температуре на базе 5х!0 циклов при качении 615-730 MIIa; a„ 6285 Дж/см ; коэффициент фрикционной теплостойкости на машине УМГ-1 при

700 КПа и частоте вращения образца

2,00 мин 4,3 — 5,9; износ на машине 77МГ-IМ при нагрузке 75-175 MIIa и скорости 0,1-0,2 м/с 35 — 52 мг; хрупкую прочность после 100 теплоо смен в интервале 20 — 750 С на машине

Р5 (образцы ф 10 мм) 670-780 МПа, 2 табл. рий Ит-1 и Ит-2 вводят непосредствен — Яф но в ковши перед выпуском в них расплавленного чугуна с температурой р

1460-1480 С. Литые детали технологи- р ческой оснастки и технологические пробы отливают в сухие жидкостекольные формы. Отливки подвергают термической обработке с иэотермической

3> .выдержкой в течение 1,1 — 2 ч при 370410 С.

Ъ

Известный чугун содержит также

0,2% ванадия, 0,1% титана и 0,3% алюминия.

Износостойкость чугуна определяют на машине с возвратно-поступатель1468956 ным движением модели 77МТ-1М при трении с усилием 75-175 ИПа при скоростях от 0,1 до 0,2 м/с, оценку фрикционной теплостойкости " на машине трения УМТ-1 при нагрузке 700 кПа и 5 частоте вращения кольцевых образцов

200 мин . Хрупкую прочность определяют на разрывных 10 мм образцах (после 100 теплосмен в интервале 20750 С) на машине Р5, а динамическую прочность на машине KN-ЗОМ на образцах 10xlOx55 мм при полукруглом надрезе 2 мм (тип l-основной), и определяют на образцах с надрезом, База испытаний при определении предела контактной выносливости — 5,0 10 цик-, лов, схема нагружения " качение с тормозным моментом в условиях нормальной температуры окружающей среды. 20

Свойства чугунов приведены в табл.2, При концентрации углерода до 2,?X и кремния до 0 7 увеличивается содержание цементита и снижается содер-25 жанне бейнита, снижается склонность чугуна к бейнитному превращению, падает вязкость, снижаются хрупкая прочность и контактная выносливость, При увеличении концентрации, углерода щ более 3 1% и кремния более 1,2 снижаются износостойкость и контактная выносливость.

Дополнительное введение ниобия повышает термическую стойкость, измельчает структуры легированной матрицы, 35 что повышает хрупкую прочность и контактную выносливость. При содержании ниобия до 0,2 повышение этих характеристик недостаточное, а при увеличении концентрации ниобия более 1,1 увеличивается продолжительность изотермической выдержки при термообработке чугуна, повьппается концентрация аустенита и снижается содержание бейнита, что приводит к уменьшению хрупкой прочности и упруго-пластических свойств, Микролегирование чугуна нитридами ванадия измельчает аустенито-бей50 нитную структуру и повьппает ее стабильность, что способствует увеличению механических свойств и контактной выносливости. Их влияние начинает сказываться с концентрации

0,1, а при увеличении их содержания более 0,3 повышается концент-. рация неметаллических включений по границам зерен, снижаются упругопластические свойства и хрупкая прочность.

При содержании иттрия ниже нижнего предела недостаточно его модифицирующее и сфероидизирующее действие, что снижает прочностные и фрикционные свойства. При увеличении содержания иттрия более 0,13 повышается концентрация неметаллических включений в чугуне и снижается хрупкая прочность и эксплуатационная стойкость, Как видно из табл.2, чугун предложенного состава обладает более высокими свойствами, чем известный чугун.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец,,хром, никель, медь, фосфор, молибден, ниобий, ванадий, иттрий и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения контактной выносливости, ударной вязкости, износостойкости и хрупкой прочности, он содержит ванадий в виде нитридов при следующем соотношении компонентов, мас. .:

0,1-0,3

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Медь

Фосфор

Молибден

Ниобий

Иттрий

Нитриды ванадия

Железо

2,7-3,1

0,7-1,2

0,60-1,2

0,7-1,5

2,1-2,9

0,9-1,5

0,2-0,7

0,5-1,3

0,2-1,1

0,08-0,13

1468956

Т а б л и ц а !

Содержание элементов, мас.X (железо остальное) Состав

С Si Mn Cr Ni Cu Р Мо Nb VN Y

2,1 0,9

2,5 1,2

2,9 1,5

1,5 0,6

3,2 1,7

2 7

2,9

3,1

2,5

3,3

0,15

3,0 2,6 0,8 О,!5 2,0 1,4 0,3 0,3 0,35

Таблица 2

Контактная вы

Динамическая

Коэффициент фрикционной теплостойкости

Хрупкая прочность, Kla

Содержание структурных составляющих, Х

Износ, мг

Состав чугуна носли» . вость, МПа прочность,ан

Дж/см

Аустенит Бейнит

39

)1

62

78

28

61

89

706

5)3

572

4,3

5,4

5,9

2,2

3,}

764

661

52

4)

166

371

510

l,7

170

Составитель А,Османцев

Редактор И.Сегляннк Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова

Заказ ) 320/27 Тираж 576 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Предлагаемый

2

4

ИзвестHh1H

Предлагаемый

2

4

Известный

0,7 0,6 0,7

0,9 1,1 1,3

1,2 ),2 1,5

0,6 0,4 0,5

l,5 l,4 1,9

0,2 0,5

0.,5 0,8

0,7 1,3

0,1 0,2

09 1,6

0,2 0,!

0,7 0,17

1,1 0,30

0,11 0,05

1,36 0,34

„0,08

0,10

О, 13

0,05

0,17