Чугун

Изобретение относится к металлургии, а именно к легированным чугунам для производства деталей, предназначенных для работы в условиях интенсивного ударно-фрикционного износа под воздействием циклических нагрузок, в частности для изготовления узлов тележек грузовых вагонов. Чугун содержит, мас.%: углерод - 2,4-2,9, кремний - 1,2-1,5, марганец - 0,7-1,1, сера - 0,05-0,1, фосфор - 0,05-0,1, хром - 0,05-0,3, никель - 0,5-0,8, медь - 0,05-0,3, молибден - 0,6-0,9, цирконий - 0,0005-0,1, барий - 0,0005-0,1, кальций - 0,0005-0,1, алюминий - 0,0005-0,1, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, твердости и стойкости чугуна в условиях ударно-фрикционного изнашивания под воздействием циклических нагрузок и сохранение высоких показателей литейных свойств.

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию легированного чугуна для производства деталей, предназначенных для работы в условиях интенсивного ударно-фрикционного износа под воздействием циклических нагрузок, в частности для изготовления узлов тележек грузовых вагонов.

Известен чугун (см., например, описание к патенту РФ 2234553, C1, C22C 37/10, 2004 г.), выбранный в качестве прототипа по содержанию входящих компонентов и имеющий следующий состав, мас.%: углерод 3,2-4,0; кремний 1,4-2,5; марганец 0,4-1,2; хром 7,0-10,0; никель 2,5-5,5; бор 0,2-0,4; ванадий 0,6-1,0; алюминий 0,05-0,15; церий 0,05-0,20; магний 0,03-0,12; кальций 0,05-0,20; железо - остальное.

Указанный чугун, металлическая основа которого содержит большое количество твердой карбидной фазы (25-32%), обладает повышенной твердостью (до 65 HRC) и соответственно износостойкостью в условиях ударно-фрикционного износа. Однако из-за низкой вязкости и повышенной хрупкости указанного чугуна износостойкие детали из него чувствительны к разрушению в условиях воздействия циклических нагрузок.

Задачей предложенного изобретения является создание чугуна с высокой вязкостью для работы в условиях интенсивного ударно-фрикционного износа под воздействием циклических нагрузок.

Техническим результатом является повышение прочности, твердости и стойкости чугуна по сравнению с известным чугуном в условиях ударно-фрикционного изнашивания под воздействием циклических нагрузок и сохранение высоких показателей литейных свойств.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в предложенный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, алюминий, железо, дополнительно введены сера, фосфор, медь, молибден, цирконий и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод - 2,4-2,9, кремний - 1,2-1,5, марганец - 0,7-1,1, сера - 0,05-0,1, фосфор - 0,05-0,1, хром - 0,05-0,3, никель - 0,5-0,8, медь - 0,05-0,3, молибден - 0,6-0,9, цирконий - 0,0005-0,1, барий - 0,0005-0,1, кальций - 0,0005-0,1, алюминий - 0,0005-0,1, железо - остальное.

Снижение содержания углерода в чугуне позволяет уменьшить количество твердой карбидной фазы типа (Cr, Fe)7C3.

Введение углерода в количестве менее 2,4% не обеспечивает получение в структуре чугуна структурно-свободного углерода в виде графита шаровидной формы, что резко снижает прочностные характеристики чугуна. Увеличение содержания углерода свыше 2,9% способствует выделению повышенного количества твердой карбидной фазы, что также значительно понизит прочностные характеристики чугуна.

Сера в пределах 0,05-0,1 мас.% способствует увеличению прочности и упругости чугуна.

Фосфор в пределах 0,05-0,1 мас.% увеличивает сопротивление износу вследствие образования износостойкой фосфидной эвтектики.

Хром менее 0,05% не влияет сколько-нибудь заметно на свойства чугуна, а более 0,3% вводить нецелесообразно, так как в структуре чугуна начинают выделятся карбиды хрома, растет их количество и увеличиваются размеры включений, что отрицательно сказывается на обрабатываемости и пластичности чугуна.

Никель в пределах 0,5-0,8 мас.% легирует металлическую матрицу сплава, что повышает его прочностные свойства. При этом никель повышает окалиностойкость сплава. Присадка никеля более 0,8 мас.% увеличивает графитизирующие свойства, что снижает его окалиностойкость, а при содержании менее 0,5 мас.% не оказывает существенного влияния на свойства чугуна.

Медь в пределах 0,05-0,3 мас.% способствует аустенизации и повышает жидкотекучесть чугуна, выравнивает твердость чугуна и одновременно немного ее повышает.

Дополнительное введение молибдена в количестве 0,6-0,9 мас.% способствует измельчению и микролегированию металлической основы, упрочняет ее, повышает плотность, твердость, термическую стойкость, удароустойчивость чугуна, что обеспечивает как повышение износостойкости в условиях сухого трения, так и стабильности поверхностной твердости и предела выносливости при консольном изгибе.

Барий, цирконий в заявленных пределах совместно с кальцием способствуют получению сплава с благоприятными мелкими глобулярными включениями, равномерно распределенными по объему сплава, что в свою очередь повышает механические свойства и ударную вязкость материала. Кроме того, данные раскислители обеспечивают, вследствие значительного снижения содержания кислорода в сплаве стали, гарантированное образование нитридов алюминия, измельчающих зерно сплава стали и повышающих механические свойства и ударную вязкость.

Большое значение в процессе структорообразования чугуна и формирования требуемого уровня механических свойств отливок имеет суммарное содержание графитизирующих элементов углерода и кремния, серы и фосфора, соотношение содержания марганца и серы.

Исследования показали, что наилучшие результаты обеспечивает соблюдение суммарного содержания углерода и кремния менее 5,0% [(C+Si)≤5,0%]. Превышение данной величины приводит к существенному снижению степени эвтектичности чугуна и способствует подавлению механизма графитизирующего модифицирования.

Суммарное содержание остаточных примесей серы и фосфора менее 0,3% [(S+P)≤0,3%] не ухудшает литейные свойства чугуна, уменьшает образование газовых раковин, снижает склонность металла к зональной и дендритной ликвации. При превышении данного значения снижается деформационная способность металла и механические свойства, включая предел прочности при растяжении.

Соблюдение соотношения содержания марганца к сере более 6,5 (Mn/S>6,5%) повышает качество литого металла, его технологичность. При этом избыточная часть серы в чугуне связывается в сульфид марганца и выводится в шлак.

Чугун выплавляют в индукционных электропечах и отливают в формы.

Полученный более высокий уровень физико-механических, технологических и служебных характеристик металла отливки обеспечивается комплексным легированием заявляемой композиции в указанном соотношении с другими элементами. Сбалансированным химическим и фазовым составом, нормированным соотношением вводимых микролегирующих и модифицирующих добавок, а также контролем чистоты металла по остаточным примесям, во многом определяющим процессы структурообразования и формирования всего комплекса свойств чугуна.

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, кальций, алюминий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит серу, фосфор, медь, молибден, цирконий и барий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод - 2,4-2,9,
кремний - 1,2-1,5,
марганец - 0,7-1,1,
сера - 0,05-0,1,
фосфор - 0,05-0,1,
хром - 0,05-0,3,
никель - 0,5-0,8,
медь - 0,05-0,3,
молибден - 0,6-0,9,
цирконий - 0,0005-0,1,
барий - 0,0005-0,1,
кальций - 0,0005-0,1,
алюминий - 0,0005-0,1,
железо - остальное.



 

Похожие патенты:
Чугун // 2557849
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам чугуна, который может быть использован для изготовления деталей двигателей, печей и тепловых агрегатов.

Чугун // 2554233
Изобретение относится к области черной металлургии и касается составов чугуна, который может быть использован для изготовления деталей печей, тепловых агрегатов.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным сплавам на основе железа, применяемым для изготовления крупногабаритных изделий. Сплав содержит никель, кобальт, углерод, церий, иттрий, гафний и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: никель 19,0-39,0, кобальт 0,05-18,0, углерод 0,10-5,0, церий 0,01-0,50, иттрий + гафний 0,01-0,50, железо - остальное.
Изобретение относится к литейному производству. Способ включает заливку в охлаждаемую литейную форму первого слоя из суспензионной ферритной стали толщиной, составляющей 10÷50% объема литейной формы.
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к составам износостойких сплавов на основе железа, используемых в машиностроении. Сплав содержит, мас.%: углерод 2,5-3,5; марганец 15,0-20,0; кобальт 15,0-20,0; компонент из группы: церий, самарий, неодим, празеодим 0,1-0,5; железо - остальное.
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам низколегированного чугуна, который может быть использован в машиностроении. .
Изобретение относится к черной металлургии и может быть использовано для легирования чугуна марганцем. .
Чугун // 2448182
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу чугуна. .
Чугун // 2441938
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам чугуна. .
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составу низколегированного чугуна. .

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным чугунам для ответственных деталей двигателей. Чугун содержит, мас.%: углерод 3,2-3,5; кремний 1,8-2,2; марганец 0,4-0,8; медь 0,15-0,7; никель 0,12-0,5; хром 0,08-0,4; магний 0,03-0,05; церий 0,01-0,03; олово 0,01-0,02; фосфор 0,02-0,04; кальций 0,002-0,01; ванадий 0,05-0,35; барий 0,03-0,05, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является снижение склонности к трещинообразованию и повышение износостойкости. Скорость износа при сухом трении составляет 0,16-0,20 мкм/км. 2 табл.

Чугун // 2605007
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам чугуна, который может быть использован для изготовления деталей печей, тепловых агрегатов. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,5-2,9; кремний 0,4-0,6; марганец 1,2-1,8; алюминий 2,0-2,5; сурьма 0,01-0,03; медь 0,8-1,2; рений 0,1-0,15; никель 0,3-0,4; кобальт 0,3-0,4; железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости чугуна. 1 табл.

Чугун // 2605008
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам чугунов, может быть использовано в машиностроении. Чугун содержит, мас. %: углерод 3,0-3,5; кремний 1,5-2,0; марганец 0,6-0,8; алюминий 0,08-0,12; рений 0,08-0,12; медь 1,8-2,2; серебро 0,005-0,01; железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности чугуна. 1 табл.

Чугун // 2605010
Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам чугуна, который может быть использован в автомобилестроении и тракторостроении. Чугун содержит, мас. %: углерод 3,0-3,5; кремний 1,5-2,0; алюминий 0,5-1,5; азот 0,0012-0,0016; барий 0,05-0,1; никель 1,5-3,0; церий 0,05-0,1; железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности чугуна. 1 табл.

Изобретение относится к отрасли металлургии, в частности к составам чугунов, и может быть использована для изготовления сердцевины двухслойных валков. Чугун для сердцевины двухслойных валков содержит, мас.%: углерод 3,0-3,3, кремний 1,3-1,8, марганец 0,3-0,6, фосфор до 0,12, сера до 0,05, хром 0,1-0,2, никель 0,5-1,0, медь 0,1-0,4, железо - остальное, при углеродном эквиваленте в пределах 3,7-3,8. Изобретение направлено на повышение твердости и прочности формующего инструмента. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Изобретение относится к области черной металлургии, а именно к разработке материала для изготовления венцов дисковых тормозов. Чугун для изготовления венцов дисковых тормозов содержит, мас.%: углерод 3,6-3,8, кремний 2,2-2,5, марганец 0,25-0,35, фосфор до 0,1, серу до 0,025, хром до 0,15, магний до 0,03, железо - остальное, и имеет структуру, содержащую вермикулярный графит правильной формы с равномерно распределенным шаровидным графитом, составляющим не более 20% от площади шлифа. Задачей, на решение которой направлено изобретение, является повышение фрикционной теплостойкости и прочности, увеличение однородности материала, что приводит к снижению коробления и локальных перегревов.

Чугун // 2610097
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам чугуна, который может быть использован в машиностроении. Чугун содержит, мас. %: углерод 2,4-2,8; кремний 0,8-1,2; марганец 0,8-1,2; хром 0,01-0,015; барий 0,001-0,002; молибден 0,3-0,4; никель 3,3-3,7; кальций 0,0001-0,0003; серебро 0,001-0,003; бор 0,1-0,14; рений 0,2-0,3; железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение термостойкости чугуна. 1 табл.

Чугун // 2610098
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам чугуна, который может быть использован в машиностроении. Чугун содержит, мас. %: углерод 2,9-3,4; кремний 1,5-2,0; марганец 0,7-1,1; никель 0,8-1,2; хром 0,01-0,03; медь 1,6-1,9; кобальт 0,15-0,25; рений 0,1-0,15; бор 0,05-0,1; алюминий 0,05-0,1; железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности чугуна. 1 табл.

Чугун // 2610100
Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к составам чугуна, который может быть использован в машиностроении. Чугун содержит, мас. %: углерод 2,9-3,4; кремний 1,5-2,0; марганец 0,7-1,1; никель 4,0-6,0; хром 0,1-0,3; медь 0,6-0,9; кобальт 0,2-1,0; фосфор 0,1-0,2; молибден 3,0-4,0; железо - остальное.

Изобретение относится к составным валкам, используемым при прокатке. Центробежнолитой составной валок содержит внешний слой, полученный из чугуна, содержащего, мас.%: 2,7-3,5 C, 1,5-2,5 Si, 0,4-1,0 Mn, 3,7-5,1 Ni, 0,8-2,2 Cr, 1,5-4,5 Mo, 2,0-4,5 V и 0,5-2,0 Nb, остальное Fe и неизбежные примеси, причем массовое отношение Nb/V составляет 0,18-0,65, а массовое отношение Mo/V составляет 0,7-2,5, при этом структура чугуна включает в расчете на площадь 15-45% фазы цементита и 1-10% фазы графита, и внутренний слой, полученный из ковкого чугуна, металлургически связанного с внешним слоем; при этом подходящая для использования при прокатке область внешнего слоя глубиной, составляющей 10 мм и более, от поверхности не содержит сегрегированных дендритов бейнита и/или мартенсита, имеющих диаметры, составляющие 1,5 мм и более. 2 н. и 7 з.п. ф-лы, 9 табл., 7 ил.

Изобретение относится к металлургии, а именно к легированным чугунам для производства деталей, предназначенных для работы в условиях интенсивного ударно-фрикционного износа под воздействием циклических нагрузок, в частности для изготовления узлов тележек грузовых вагонов. Чугун содержит, мас.: углерод - 2,4-2,9, кремний - 1,2-1,5, марганец - 0,7-1,1, сера - 0,05-0,1, фосфор - 0,05-0,1, хром - 0,05-0,3, никель - 0,5-0,8, медь - 0,05-0,3, молибден - 0,6-0,9, цирконий - 0,0005-0,1, барий - 0,0005-0,1, кальций - 0,0005-0,1, алюминий - 0,0005-0,1, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности, твердости и стойкости чугуна в условиях ударно-фрикционного изнашивания под воздействием циклических нагрузок и сохранение высоких показателей литейных свойств.

Наверх