Чугун

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Севетских

Социаекзических

Реснубаик

«}998563 (61) Дополнительное к авт. свид-ву{22) Заявлено 030781 (21) 3314079/22-,02!

%13 м. Nn.з сприсоединением заявки МС .22 С 37/10

Государственный комитет

СССР

«о делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (И УДК 669.13-.

-196(088.8) Опубликовано 230 283, Бюллетень М9 7

Дата опубликования описания 230283

М.С.Потапова, И.Г.Морозова, Г.С.Мирзоян, Т.P.Ñóùåíêî, И.Я.Сокол н Н.А.Будагьянц (72) Авт оры изобретения "».- }: .:."

1 - -,-: —, } i дена} . и сплйаЬ в (7i) Заявитель

Московский ордена Октябрьской Революции и

Трудового Красного Знамени институт стали (54) ЧУГУН

Изобретение относится к металлургической промышленности, в частности к металлургии чугуна, используемого для изготовления деталей, работающих

:в условиях абразивного иЗноса и изгибающих нагрузок.

Известны чугуны(1 ) типа "Нихард", содержащие, вес.Ъ:

Углерод 3,0-3,6

Кремний О, 4-0,7

Марганец О, 4-0, 7

Медь 1,5

Никель 3,4-4,75

Хром 1,4-2,5

В СССР они не нашли широкого при менения из-за дефицитности никеля, а также относительно низких литейных свойств.

Известен иэносостойкий чуг"н)2 ),содержащий компоненты в следующих количествах, вес.Ът

Углерод 2,8-3,6

Кремний 0,5-0 8

Марганец До 1,0

Хром 12-18

Молибден 2, 0-3, О

Железо Остальное сДанный чугун обладает пониженной прочностью и неудовлетворительной механической обрабатываемостью.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун(3 ) следую- щего химического состава, вес.Ъф

Углерод 1-3

Кремний 0,5-2

Хром 10сЗ 35

Молибден 0,2-3

Ванадий О, 1-1

Алюминий Не более 0,5

Железо Остальное

Недостатком известного чугуна является низкое сопротивлениз изгибу, так как при содержании хрома более 10% прочность:белого чугуна зна" чительно падает (появляется достаточно сильное влияние на это свойство хрупкой ледебуритной составляющей).

Целью изобретения является повышение сопротивления изгибу.

Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод,.кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, алюми ний и железо, имеет следующий химический состав, вес.Ъ:

Углерод 2,2-2,6

Кремний О, 5-0,8

Марганец 1, 2-1,5

Хром 5,0-6, О

30 Молибден О, 3- 0,5

998563

Таблица 1

Чугун Содержание элементов в чугуне, Ъ с s t мп Сг ма И Ч

0,20 Остальное

0,20

0i30

2 2,36 0,48 1,37

3 2,60 0,80 1,50

5,40

0 21 Остальное

0,26

0,43

0,35

0,30

0,50

6,00

Известный

2,5 0,7 Примесь 11,0 0,3

0,2

0,2

Ванадий 0,2-0,35

Алюминий О, 2-0, 3

Железо Остальное

Нижний предел содержания углерода (2,2Ъ) обусловлен стремлением дос тичь необходимый уровень изностойкости, а повышение содержания углерода более 2,6Ъ.влечет за собой снижение прочности, вызванное ликвидацией углерода. Кроме того, хромистые: чугуны с содержанием углерода более 10

ЗЪ имеют низкую механическую обрабатываемость.

Содержание хрома в предлагаемом чугуне 5-6Ъ лимитируется требованием получения изностойкости, с одной сто- )5 роны, и необходимой прочности - с другой.

Введение алюминия в состав чугуна вызвано необходимостью получения мелкозернистой литой структуры, которая облаДает более высокими прочностными свойствами. При легировании алюминием менее 0,2Ъ свойства чугуна практически не изменяются. Модифицирование алюминием в количестве 25

0,2-0,3Ъ литое зерно измельчает наилучшим образом. При увеличении содержания алюминия более 0,5Ъ резко увеличивается количество неметаллических включений.

Легирование ванадием позволит воз- З0 действовать на формирование структуры в процессе термообработки. Добавка ванадия менее 0,20Ъ не оказывает заметного влияния на свойства чугуна. При увеличении его содержания 3 до 0,35Ъ заметно измельчается вторичПредлагаемый 1 2,20 0,50 1,20 5,00

Все плавки отличались по оптимальному режиму, обеспечивающему . наибольшее снижение твердости: нагрев до 860 С, выдержка в течение 1 ч, затем охлаждение с печью до 730 С и выдержка при этой температуре в течение 2 ч, и наконец, нагрев с печью до 760 С и выдержка на протяжении 4 ч.

Сравнительная обрабатываемость

Ьценивалась при точении заготовок 65 ная структура благодаря образовавшимся карбидам. Измельчение вторичной структуры приводит к увеличению прочности и росту износостойкости термообработанного чугуна. Дальнейший рост содержания данного элемента .влечет эа собой снижение прочности и ухудшение шлифуемости чугуна.

Добавка молибдена в количестве, не превышающем О,ЗЪ не влияет на свойства чугуна. При содержании в нем молибдена 0,3-0,5Ъ сильно увеличивается прокаливаемость и связанные с ней прочностные характеристики.

Введение в.состав материала более

0,5Ъ молибдена экономически невыгодно .

Часть его может быть заменена в данном случае марганцем. Введение в состав чугуна марганца меньше 1,2Ъ не дает эффекта увеличения прокаливаемости.

Повышение содержания марганца больше 1,2Ъ позволяет увеличить прокаливаемость отливок, а следовательно, и их прочность и снизить содержание дефицитного молибдена. Рост содержания марганца в чугуне больше

1,5Ъ не дает дополнительных преимуществ, так как прокаливаемость обеспечивается »а достаточно высоком уровне.

Проведено сравнительно исследование структуры и свойства плавок предлагаемого и известного чугунов.

С этой целью выплавлены чугуны, составы которых приведены в табл.1. опытных плавок резцом ТК 8 на токарном станке.

Оценка прочности проводилась по величине разрушающей нагрузки при испытании призматических образцов сечением 10 х 10 мм с разрезом Менаже на изгиб сосредоточенной нагрузкой.

Количество образцов на-точку 5 шт.

Данные по отжигаемости и прочности при изгибе приведены в табл.2.

998563

Та блица,2 !

° «ю

Мех и тИ разрушающая нагрузка. Р, кг

Химический состав чугуна

Разрушающая нагрузка при испытании на изгиб,кг

Твердость после дтжига

Чугун,1 Предлагаемый

818

790

320

840

340

800

С

Si

Мп

Cr

Ио

А!

2,6

08

1,5

6,0

0,5

0,3

0,.35

Остальное

340

780

780

Извест.ный

С

Si Cr

Ио

Ч .Al

2с 5

0,7

11

0,3

0,2

0,2

Остальное

380

730

600

П р и м е ч а н н е: обрабатываемость стали Х12М принята за 100%.

Из табл.2 видно, что сопротивлением предлагаемого чугуна выше, а разброс . значений разрушающей нагрузки мень- ,ше, чем известного.

Таким образом, предлагаемый сос .тав белого чугуна, обладая высокой у износостойкостью, имеет более высо,кую прочность и лучшую обрабатываемость.

Применение предлагаемого чугуна позволит повысить стойкость деталей в 4 раза, снизить расход дефицитного 6© молибдена максимально в 6 раз. Ожидаемый экономический эффект от внед-, рения предлагаемого чугуна на Лутугинжом заводе прокатных валков составит 400 тыс. руб. 65

Формула изобретения

С

Sl

Мп

Cr

- Ио

Ч

Al

Fe

С

Si

Мп.

Cr

Ио

Al

2,2

0,5

1,2

5,0

0,3

0,2

0,2

Остальное

2,36

О, 48

1,37

5,4

0,43

0,26

0,21

Остальное

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ваНадий, алюминий:и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повьваения сопротивления изгибу, он содержит компоненты при следующем соотношении,.вес.Вs

Углерод 2,2-2,6

Кремний - . 0,5-0,8

Марганец 1,2-1,5

Хром 5,0-6,0

Молибден 0,3-0,5

Ванадий 0,20-0,35

Алюминий 0,20-0,30

Железо Остальное

998563

Составитель Г.Дудик

Техред Е.Харитончик Корректор Н.Король

Редактор О.Половка

Тираж 625 Подписное

ВИИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и.открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5, :Заказ 1083/48

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Герек A., Байка Л., Легированный чугун — конструкционный материал. "Металлургия", 1978, с. 182., РТМ-28-61 "Применение иэносо= стойких сплавов для быстроизнашивающихся деталей".

3. Патент Японии 9 52-28038, кл. 10 J 183, 1978.