Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок. Цель изобретения - повышение износостойкости и термостойкости. Чугун содержит ингредиенты при следуюшем соотношении , мас.%: углерод 2,1-2,3; кремний 1,3-1,5; марганец 1.1-1,4; хром 0,7-0,9; ванадий 7,0-7,5; медь 1,1-1,3; алюминий 0,05- 0,08; никель 0,8-1,0; железо - остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (I1) 1693111 А1 (я)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4436876/02 (22) 06.06.88 (46) 23.11.91. Бюл. М 43 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и экспериментально-конструкторский институт торгового машиностроения

{72) В.П,Нечаев, Б.Л.Таубкин, Г,Я.Кульга, В.И.Ахматов, А.В.Гусев и И,И.Бейлин

{53) 669,15 — 196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 891794, кл. С 22 С 37/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

Изобретение относится к черной металлургии, а именно к изысканию износостойких, обладающих высокой твердостью чугунов {HRC 560-610 МПа), не склонных к трещинообразованию и самоотпуску в процессе циклического нагрева до температуры аустенитного состояния под давлением (процесс пайкосва.рки).

Целью изобретения является повышение термостойкости и износостойкости.

Выбор .граничных пределов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Уменьшение содержания углерода и кремния приводит к снижению плотности карбидов ванадия и количества остаточного аустенита. В результате снизится износостойкость, твердость. Увеличение их содержания выше верхнего предела способствует выделению пластинчатого графита. Износостойкость и твердость уменьшатся и увеличится трещинообразование при циклическом нагреве.

Марганец, обладая раскисляющей способностью, служит для рафинирования расМ 395483, кл. С 22 C 37/10, 1973. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится «металлургии и может быть использовано при производстве отливок, Цель изобретения — повышение износостойкости и термостойкости. Чугун содержит ингредиенты при следуюшем соотношении, мас. : углерод 2,1 — 2,3; кремний

1,3 — 1,5; марганец 1.1 — 1,4; хром 0,7 — 0,9; ванадий 7,0 — 7,5; медь 1,1 — 1,3; алюминий 0,05—

0,08; никель 0,8-1,0; железо — остальное, 2 табл. плава и повышения механических свойств.

Он незначительно увеличивает количество карбидов, но резко меняет их форму от плоских при добавках 1,1 мас. до тонкоигольчатых при 1,0 до 1,4 мас. .

Структура чугуна при содержании марганца 0,2 — 0,8 мас, состоит из карбида железа (ЕезС) и а -твердого раствора (Fe-Мп-О), увеличение марганца от 0,1 до

1,4 приводит к образованию а-твердого раствора на-основе железа (Fe-Mn-С), твердого раствора на основе железа (Fe-Mn-С), остаточный аустенит и двойной карбид (ЕеМпзС), что, в конечном счете, увеличивает прочностные свойства чугуна. Дальнейшее увеличение марганца не приводит к увеличению прочности, а также способствует графитизации чугуна.

Комплексное легирование чугуна никелем до 1 мас. с добавкой незначительного количества алюминия способствует стабилизации остаточного аустенита и формированию металлической матрицы у -твердото . раствора на основе железа (Fe-Ni Al-С). При- . сутствие атомов алюминия в кристалличе1693111 ской решетке вколичестве 0,,05 — 0,008 мас,% усиливает карбидообразующее действие никеля. Это стабилизирует служебные свойства чугуна при тепловом и механическом воздействии. Снижение количества никеля и алюминия ниже нижнего предела приводит к снижению устойчивости остаточного аустенита npin нагреве и к снижению роли алюминия, усиливающего карбидообраэующее действие никеля. Увеличение содержания никеля выше верхнего предела экономичности нецелесообразно, поскольку износостойкость и термостойкость повышаются незначительно, а увеличение алюминия, приводит к усилению процесса графитизации чугуна.

Легирование чугуна хромом ниже предела приводит к увеличению пластичности при температуре аустенизации. Увеличение хрома в предлагаемом чугуне до 0,9 мас.% повышает его устойчивость при нагреве за счет выделения из а- твердого раствора на основе железа (Fe-Cr-С) дисперсного двойного карбида (РеСг)з С), который повышает твердость, способствует сохранению формы заготовки при воздействии на нее циклического нагрева и давления. Однако,- введение его больше верхнего предела мо- жет приводить к выделению эвтектических: карбидов хрома, что вызывает уменьшение износостойкости чугуна.

Легирование ванадием ниже нижнего предела не обеспечивает необходимой йзносостойкости, твердости и термостойкости чугуна, а увеличение содержания ванадия в чугуне выше верхнего предела экономичности нецелесообразно, так как служебные свойства повышаются незначительно.

Медь в чугуне измельчает эвтектическое зерно, повышая тем самым прочность и улучшает его жидкотекучесть. Введение меди нижнего предела не оказывает значительного влияния на прочностные свойства чугуна. Введение ее выше верхнего предела увеличивает пористость и ухудшает его прочность, В табл.1 приведены сравнительные результаты опытных плавок известного и предлагаемого чугуна, а в табл.2 — их физико-механические свойства в зависимости от химического состава.

Чугун выплавляют в индукционной печи

ИСТ-016 с кислой фугеровкой, Контроль температуры ванны осуществляют с помощью термоэлектрической термопары

ТПР-0555 с показывающим прибором КСП—

ЗП.

15

2.1-2,3;

1,3-1,5

1,1-1,4;

0,7 — 0,9;

7,0 — 7,5;

1,1-1,3

0,05 — 0,08;

0.8 — 1,0;

Остальное

J углерод кремний марганец хром ванадий медь алюминий никель железо

В нагретую до 300 С печь загружают ст.10, электродный бой, феррохром и никель

100% каждого согласно расчета химического состава предлагаемого чугуна. После расплавления шихты вводят 50% фЕррованадия и доводят температуру печи до 1550 С, При этой температуре вводят остальные 50% феррованадия. После достижения температуры печи 1600 С вводят медь, ферромарганец и 60% ферросилиция для первичного раскисления. Затем после 4 мин выдержки для перемешивания компонентов расплава проводят выливку металла в ковш, на дно которого помещают алюминий и 40% ферросилиция. Заливку в корковые модели производят при 1500-1550 С.

Прочность на разрыв определяют на литых образцах, применяемых для использования ковных и белых чугунов. Твердость образцов оценивают по Роквелу при нагрузке 150 кг.

Оценку термостойкости чугуна производят на установке с нагревом цилиндрических образцов ф10 и длиной 150 мм

5 непосредственным пропусканием переменного тока силой 2000 А, нагрев за 5 с до

950 С с последующим охлаждением образцов водой через спреерное устройство до комнатной температуры.

0 Износостойкость (относительную) оценивают на машине трения 1533, при трении скольжения (контртело иэ стали М6Р5). Определяют относительную износостойкость по сравнению с чугуном Сг 18 — 36 в литом

5 состоянии, Как следует из табл, 1 и 2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна никеля позволяет повысить его износостойкость в 2,5 — 3,3 раза и термостойкость в 1,3-1,4 раза.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий; медь, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения термостойкости и износостойкости, он дополнительно содержит никель при следующем соотношвнии компонентов, мас.%:

1693111

Таблица

Химический состав, мас.3

Cr Cu A1

Остальное

tl

Таблица 2

Физико-механические свойства

4угун

Предел прочности при изгибе 6 и „

ИПа

Предел прочности на

Твердость

1ПС

Термостой кость цикл

Износ, гlм ° ч растяжение бе, Мпа

Известный

2

Предлагаемый

2

590

54

56

52

410

3,45

2,70

3,10

32

36

48

54

300

56

61

6j0

1,1

0,8

0,8

Составитель Н.Косторной

Редактор Н.Рогулич Техред М.Моргентал Корректор Н.Король

Заказ 4054 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Извест.ный

2

Предла" гаеиый

2

3 с MIl si V Ni Fe

2,65 . 0,60 1;70 1,3 4,05 2,16 1,15

3,40 1,10 1,50 1,6 3,90 2,40 От90

3,оо о,9о 1,8о 1,25 4,оо 2,20 0,78

2,10 1,10 1,30 7,00 0,70 1,10 0,05 0,80 Остальное

2,20 1,20 1,40 7,20 0,80 1,20 0,06 0,90

2,30 1,40 1,50 7,50 0,90 1,30 0,08 1.,00