Чугун

 

Использование: при производстве высокопрочного легирующего чугуна с пониженной себестоимостью. Сущность: предлагаемый чугун содержит, мас.%: углерод 2,5-4,5; кремний 1,5- 4,8; марганец 0,3-1,5; хром 0,4-1,5; никель 0,6-5,0; ванадий 0,01-0,1; кобальт 0,01-0,2; титан 0,05-0,5; галий 0,001- 0,01; германий 0,001- 0,01; молибден 0,001- 0,2 ; медь 0,00-50,5; железо - остальное. При таком составе чугуна повышается его прочность на 4-14 МПа, износостойкость на 20-55%, термостойкость на 16-36%.2 табл.

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам высокопрочных легированных чугунов.

Известен чугун [1] следующего химического состава, мас. Углерод 2,5-4,0 Кремний 0,5-2,8 Марганец не более 1,0 Хром 0,15-1,5 Никель 0,25-2,0 Ванадий 0,1-0,4 Молибден 0,25-2,0 Бор 0,15-0,5 Медь 0,25-2,0 Железо остальное.

Недостатки известного чугуна недостаточно высокие прочность и износостойкость, а также высокая себестоимость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является чугун [2] содержащий, мас. Углерод 2,5-4,5 Кремний 1,5-3,6 Марганец 0,3-1,5 Хром 0,4-3,2 Никель 0,2-1,1 Ванадий 0,01-0,05 Кобальт 0,01-0,02 Титан 0,05-0,5 Галлий 0,0005-0,005 Германий 0,0005-0,001 Железо остальное.

Недостаток данного чугуна недостаточно высокие прочность и износостойкость.

Цель изобретения повышение прочности, термостойкости и износостойкости чугуна, снижение его себестоимости.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, кобальт, титан, галлий, германий и железо, дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 2,5-4,5 Кремний 1,5-4,8 Марганец 0,3-1,5 Хром 0,4-1,5 Никель 0,6-5,0 Ванадий 0,01-0,1 Кобальт 0,01-0,2 Титан 0,05-0,5 Галлий 0,001-0,01 Германий 0,001-0,01 Молибден 0,001-0,2 Медь 0,005-0,5 Железо остальное.

Верхний предел по кремнию повышен по сравнению с известным, так как способствует повышению содержания в чугуне молибдена и ванадия.

Дополнительное введение в состав чугуна молибдена, а также повышение содержания ванадия способствует повышению его прочности. Пределы повышения содержания ванадия и дополнительного введения молибдена связаны с содержанием хрома и титана. Дополнительное введение молибдена и повышение содержания ванадия компенсируют уменьшение содержания в чугуне хрома. Повышение содержания молибдена и ванадия выше верхнего предела не приводит к увеличению прочности и способствует отбелу чугуна.

Дополнительное введение меди и повышение верхнего предела никеля и кобальта позволяют повысить износостойкость чугуна и подавить отбеливающее влияние хрома, ванадия, титана и молибдена. Пределы содержания меди и повышение верхнего предела содержания никеля и кобальта обусловлены их совместным влиянием с карбидообразующими элементами на структуру и износостойкость чугуна. При увеличении их содержания выше верхнего предела износостойкость чугуна не возрастает, но в значительной степени возрастает его стоимость.

Повышение пределов содержания в чугуне германия и галлия способствует повышению термостойкости чугуна. Увеличение их содержания выше верхних пределов не приводит к существенному увеличению термостойкости, но значительно повышает стоимость чугуна.

Использование молибдена и меди для повышения прочности и износостойкости чугуна известно, но этот эффект достигается при более высоких содержаниях данных легирующих элементов. Использование германия и галлия для повышения служебных свойств чугуна известно, однако не известно применение концентраций более 0,001% Получение и легирование заявляемого состава чугуна производится по специальной технологии без использования чистых металлов, ферросплавов и лигатур.

П р и м е р. Были выплавлены 6 составов чугунов (табл. 1) в доменной печи объемом 1033 м³. После разливки чушковый чугун расплавляли в индукционной печи и после нагрева до температуры 1400^оС заливали в цилиндрические заготовки диаметром 50 мм и длиной 400 мм в земляные формы. Из данных заготовок изготавливали образцы для испытаний на прочность в соответствии с ГОСТ 1497-73. Термостойкость определяли путем подсчета термических трещин на образцах диаметром 15 мм и высотой 15 мм после серии из 100 термоциклов, проводившихся по режиму: нагрев до 800^оС, выдержка 15 мин и охлаждение в воде. Результаты испытаний приведены в табл. 2.

Анализ приведенных по сравнению с прототипом показателей свидетельствует, что применение заявляемого состава чугуна позволяет повысить прочность на 4-14 МПа, износостойкость на 20-55% термостойкость на 16-36% при снижении себестоимости производства чугуна.

Формула изобретения

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, кобальт, титан, галлий, германий и железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит молибден и медь при следующем соотношении компонентов, мас.

Углерод 2,5 4,5 Кремний 1,5 4,8 Марганец 0,3 1,5 Хром 0,4 1,5 Никель 0,6 5,0 Ванадий 0,01 0,1 Кобальт 0,01 0,2 Титан 0,05 0,5
Галлий 0,001 0,01
Германий 0,001 0,01
Молибден 0,001 0,02
Медь 0,005 0,5
Железо Остальное

РИСУНКИ

Рисунок 1

PD4A - Изменение наименования обладателя патента Российской Федерации на изобретение

(73) Новое наименование патентообладателя:
Открытое акционерное общество "Уральская сталь" (RU)

Извещение опубликовано: 20.05.2006        БИ: 14/2006