Антифрикционный немагнитный чугун

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных немагнитных чугунов. Чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 3,3-3,7, кремний 2,6-3,0, марганец 8,0-11,0, никель 2,0-4,0, медь 3,5-5,5, ванадий 0,2-0,4, железо остальное, при этом содержание серы и фосфора в нем не превышает, мас.%: сера 0,1, фосфор 0,3. Чугун данного состава позволяет повысить обрабатываемость и износостойкость отливок. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных немагнитных чугунов.

Техническая задача изобретения - повышение обрабатываемости отливок, износостойкости и эксплуатационных свойств литья.

Наиболее близким аналогом является немагнитный чугун, известный из авторского свидетельства СССР N 406942, кл. C 22 C 37/00, 26.07.71. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод - 3,0 - 3,8 Кремний - 2,0 - 2,5 Марганец - 8,0 - 11,0 Никель - 0,8 - 1,5 Медь - 2,5 - 3,5 Алюминий - 0,8 - 1,2 Железо - Остальное Известный чугун может быть применен в дизелестроении, судостроении, электромашиностроении и других отраслях промышленности для деталей, работающих в условиях трения скольжения со смазкой.

Данный чугун является однородным по структуре. Крупные, неравномерно распределенные карбиды остроугольной формы в сочетании с крупным пластинчатым графитом, являясь концентраторами напряжений, существенно снижают эксплуатационные свойства материала и сокращают срок службы изделий, вызывая ускорение и неравномерность износа трудящихся поверхностей. Кроме того, такая неблагоприятная структура приводит к преждевременному износу режущего инструмента при механической обработке материала.

Технической задачей изобретения является создание антифрикционного немагнитного чугуна с лучшей обрабатываемостью и износостостойкостью.

Эта цель достигается тем, что антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь и железо содержит дополнительно ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод - 3,3 - 3,7
Кремний - 2,6 - 3,0
Марганец - 8,0 - 11,0
Никель - 2,0 - 4,0
Медь - 3,5 - 5,5
Ванадий - 0,2 - 0,4
Железо - Остальное
при этом содержание серы и фосфора в нем не превышает, мас.%
Сера - 0,1
Фосфор - 0,3
Повышение свойств обрабатываемости и износостойкости достигается за счет введения ванадия и корректировки общего состава.

Ванадий является элементом периодической системы Д.И. Менделеева, характеризуется отсутствием p-электронов и наличием незаполненных d-орбиталей ядра атома, следствием чего является понижение термодинамической активности углерода при вводе ванадия в расплав чугуна. Кроме того, ванадий имеет значение энергии взаимодействия с углеродом большее, чем у марганца. Это приводит к процессу образования дисперсных карбидов ванадия (VC), что препятствует обеднению твердого раствора марганцем и способствует стабилизации аустенита. В итоге в структуре имеются более мелкие и равномерно распределенные карбиды и, как следствие, более мелкие и аналогично расположенные включения графита.

Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в данной области технических решений, показал, что в данном сочетании проявляются новые свойства - повышение обрабатываемости и износостойкости.

Ниже приведен пример осуществления процесса получения антифрикционного немагнитного чугуна.

Предложенный чугун выплавляли в индукционной тигельной печи емкостью одна тонна с кислой футеровкой. В качестве шихтовых компонентов использовались гостированные ферросплавы и материалы. В печь загружали никель, карбюризатор (если он был необходим), стальной лом, чугун чушковый, ферросилиций, медь. После расплавления шихты и снятия шлака, перед выпуском металла, в печь вводили ферромарганец и феррованадий. Температура выдачи расплава из печи 1450 - 1500^oC.

Химический состав, микроструктура и механические свойства известного и предложенного чугунов приведены в табл.1.

Анализ полученных результатов показывает, что износ режущего инструмента при обработке предложенного чугуна уменьшается на 10 - 15% как при черновой, так и при чистовой обработке. Повышение однородности структуры сплава существенно влияет на эксплуатационные свойства, то есть повышается износостойкость.

Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР N 406942, кл. C 22 C 37/00 "Немагнитный чугун" 26.07.71.

Формула изобретения

1. Антифрикционный немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь и железо, отличающийся тем, что содержит дополнительно ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 3,3 - 3,7
Кремний - 2,6 - 3,0
Марганец - 8,0 - 11,0
Никель - 2,0 - 4,0
Медь - 3,5 - 5,5
Ванадий - 0,2 - 0,4
Железо - Остальное
2. Чугун по п.1, отличающийся тем, что содержание серы и фосфора в нем не превышает, мас.%:
Сера - 0,1
Фосфор - 0,3

РИСУНКИ

Рисунок 1