Чугун

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам чугунов для изготовления деталей, работающих в узлах трения, а также режущего инструмента. Чугун содержит, мас.%: углерод 3,56-3,61; кремний 0,17-0,20; марганец 0,25-0,28; фосфор 0,052-0,06; сера 0,018-0,02; медь 0,03-0,06; хром 1,45-1,52; никель 0,10-0,13; молибден 0,80-0,93; титан 0,01-0,03; ванадий 0,60-0,70; вольфрам 1,96-2,13; железо - остальное. Предложенный состав обеспечивает повышение износостойкости и временного сопротивления разрыву чугуна. 2 табл.

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов для изготовления деталей, работающих в узлах трения, а также режущего инструмента.

Известен чугун, содержащий, вес.%: углерод 2,50-3,50, кремний 1,70-2,60, марганец 0,64-1,80, сера 0,22-0,50, фосфор 0,40-1,0, сурьма 0,005-0,08, медь 0,25-0,60, никель 0,30-1,0, железо остальное (см. а.с. №1673625, кл. С22С 37/08, опубл. 30.08.91, Бюл. №32).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, вес.%: углерод 3,65, кремний 1,77, марганец 0,56, фосфор 0,16, сера 0,021, хром 0,32, никель 0,17, титан 0,04, ванадий 0,05, железо остальное (химический состав согласно ГОСТ 1412-85).

Недостатком известных чугунов является - низкие плотность, твердость (износостойкость) и временное сопротивление разрыву вследствие содержания повышенной объемной доли графита.

Задачей изобретения является уменьшение объемной доли графита, увеличение плотности и механических характеристик (твердости и временного сопротивления) чугуна.

Поставленная задача достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, титан, ванадий и железо, дополнительно содержит вольфрам, молибден и медь при следующем соотношении компонентов, вес.%:

углерод	3,56-3,61
кремний	0,17-0,20
марганец	0,25-0,28
фосфор	0,052-0,06
сера	0,018-0,02
медь	0,03-0,06
хром	1,45-1,52
никель	0,10-0,13
молибден	0,80-0,93
титан	0,01-0,03
ванадий	0,60-0,70
вольфрам	1,96-2,13
железо	- остальное.

Совместное введение в чугун вольфрама, молибдена и меди в указанных количествах при заявленном соотношении всех остальных компонентов приводит к диспергированию выделений графита, резкому уменьшению объемной доли графита и сопутствующему повышению плотности чугунных отливок. При проведении термической обработки наличие молибдена и вольфрама обеспечивает существенное увеличение закаливаемости, повышение механических свойств за счет частичного растворения графита и более полного мартенситного превращения.

Введение вольфрама, молибдена и меди в количествах, меньших заявленных пределов, не приводит к указанному эффекту повышения плотности и механических характеристик, а в количествах, больших заявленных пределов, - к увеличению стоимости отливок.

Предлагаемый состав чугуна с указанным соотношением всех входящих в него компонентов обеспечивает достижение технического результата, заключающегося в значительном повышении износостойкости и временного сопротивления разрыву чугуна.

Получение данного технического результата достигнуто решением задачи на изобретательском уровне, например, выбор легирующих элементов и их процентное соотношение, что и позволяет сделать вывод о соответствии заявляемого способа критерию "изобретательский уровень".

Пример. Выплавку чугуна проводили в электродуговой печи с использованием стандартных шихтовых материалов и лома быстрорежущей стали. После расплавления и перегрева чугуна до 1500°С расплав подвергали термоциклированию.

Химический состав и физико-механические свойства предложенного и известного чугунов приведены в таблицах 1, 2.

Из таблицы видно, что чугун предлагаемого состава содержит меньшее количество графита и обладает более высокими значениями плотности, твердости, микротвердости перлита и временного сопротивления разрыву.

Свойства чугуна определяли на образцах, не подвергавшихся термической обработке.

Объемную долю графита оценивали по результатам количественной металлографии на оптическом анализаторе "EPIQUANT".

Плотность определяли на аналитических весах WA-2000 методом гидростатического взвешивания.

Замеры твердости проводили на твердомере ТКС-1М по методу Роквелла с последующим переводом единиц HRC в НВ.

Для определения микротвердости перлита использовали прибор ПМТ-3.

Механические испытания цилиндрических образцов проводились по стандартной методике на машине ИК-500.

Использование предложенного чугуна для отливок, например ножей для наборных фрез, токарных резцов и фрез для обработки дерева и металла позволяет существенно сократить стоимость обрабатываемых изделий.

Таблица 1
Чугун	Содержание элементов, вес.%
С	Si	Mn	Р	S	Cu	Cr	Ni	Мо	Ti	V	W	Fe
1.	3,56	0,17	0,25	0,052	0,018	0,03	1,45	0,10	0,80	0,01	0,6	1,96	ост.
2.	3,61	0,20	0,28	0,06	0,02	0,06	1,52	0,13	0,93	0,03	0,7	2,13	ост.
Известный	3,65	1,77	0,56	0,16	0,021	-	0,32	0,17	-	0,04	0,05	-	ост.

Таблица 2
Чугун	Объемная доля графита, %	ρ, кг/м3	Твердость, НВ	Микротвердость перлита, МПа	σВ, МПа
1.	5	8013	555	3367	500
2.	3	8039	578	3566	550
Известный	20-21	7180	183-192	2183	195

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, фосфор, хром, никель, титан, ванадий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам, молибден и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

углерод	3,56-3,61
кремний	0,17-0,20
марганец	0,25-0,28
фосфор	0,052-0,06
сера	0,018-0,02
медь	0,03-0,06
хром	1,45-1,52
никель	0,10-0,13
молибден	0,80-0,93
титан	0,01-0,03
ванадий	0,60-0,70
вольфрам	1,96-2,13
железо	остальное