Чугун

 

ЧУ1УН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, медь, молибден и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения и стабилизации твердости и износостойкости чугуна в литом состоянии, он содержит компоненты в следукхдем соотношении, мае. %: Углерод2,8-3,4 . Кремний2,2-3,2 Марганец 2,3-3,6 Хром4,2-7,0 Ванадий0,2-0,9 Медь 0,1-1,2 Молибден0,2-2,55 .ЖелезоОстальное (Л С

09 (11)) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕО (ИХ

РЕСПУБЛИК

3 5Р С 22 С 37/10 е

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ=

К АБ ЙОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3480772/22-02 (22) 04.08 ° 82 (46) 30.01.84. Бюл. В 4 (72) Г. И. Сильман, Б. Л. Скловский, В. И. Филипов, 10. В. Жаворонков и В. П. Трубченко (71) Брянский ордена Трудового Красного Знамени технологический институт и Всесоюзный конструкторско-технологический институт строительного и дорожного машиностроения (53) .669.1 5-196 (088. 8 ) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР

М 378492, кл. С 22 С 37/06, 1973.:

2. Авторское свидетельство СССР

Р 511377, кл. С 22 С 37/06, 1976. (54 ) (57) ЧУ1 УН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, медь, молибден и железо, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения и стабилизации твердости и износостойкости чугуна в литом состоянии, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ъ:

Углерод 2, 8-3,4

Кремний 2,2-3, 2

Марганец 2,3- 3, б

Хром 4,2-7,0

Ванадий 0,2-0,9

Медь 0,1-1,2

Молибден 0,2-2,55 ,Железо Остальное

10701 96

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов иэносостойкого чугуна для изготовления деталей, работающих в условиях износа типа микрореэания.

Известен чугун следующего химического состава, мас.В:

Углерод 2,3-4,0

Кремний 1,2-3,0

Марганец 1,5-5,0

Хром 11,5-18,0 10

Ванадий 0,2-2 5

Железо Остальное

Твердость чугуна составляет в литом состоянии HRC 45-57, после термической обработки - HRC 60-62 ).17. 15

Однако чугун имеет недостаточную твердость в литом состоянии, что не обеспечивает его высокую износостойкость в условиях микрорезания, поэтому для повышения твердости и износо- 70 стойкости детали из такого чугуна подвергают термической обработке.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является чугун 523 Z5 содержащий, мас.Ъ:

Углерод 2,9-3,3

Кремний 0,8-1,4

Марганец 0,4-0,8

Хром 12,0-15,0

Ванадий 0,2-0(90

Медь 0,3-0 5

Молибден 1,4-1,6

Железо Остальное

Однако s известном чугуне твердость HRC 60 достигается после термической обработки.В литом состоянии

НКС 5б,что также не обеспечивает высокую износостойкость в условиях микрорезания.Последнее особенно важно при изготовлении тонкостенных деталей40 сложной формы, так как термическая обработка вызывает их коробление и необходимость последующей механической обработки (например, для уплотнительных конец подшипникового узла 45 тракторного хода) .

Цель изобретения — повышение и стабилизация твердости и износостойвости чугуна в литом состоянии.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, медь, молибден и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ъ: 55

Углерод 2,8-3,40

Кремний 2,2-3,2

Марганец- 2, 3-3, 60

Хром ° 0,1-1,2

Ванадий 60

Медь 4,2-7,0Молибден 0,2-2,55

Железо Остальное

При этом содержание хрома, углерода, кремния и ванадия соответствует следующему условию:

4,0-0,2 (Я + V)) С -- 3,"0 ) Cr )

4(0-0(5 (Si + V)) С - 3(0

При этом содержание марганца и меди соответствует следующему значению:

2,5 (Ми + 1/3 Сг< 3,85

Оптимальное содержание хрома, определяемое по зависимости, обеспечивает формирование структуры белого чугуна с эвтектикой на основе карбидов

Ме7С>- Эти карбиды по сравнению с .цементитом отличаются повышенной твердостью и износостойкостью, а их расположение в эвтектике обеспечивает соответствие принципу композиционного упрочнения и повышенные механические свойства.

Содержание хрома, превышающее оптимальное соотношение, определяемое по зависимости, вызывает появление значительного количества остаточного аустенита в структуре литого чугуна, что сказывается в снижении его твердости и износостойкости. При дефиците хрома в структуре чугуна появляется педебурит, что приводит к снижению механических свойств и износостойкости чугуна;

Для получения максимально высоких значений твердости и износостойкости содержание марганца и меди должно обеспечивать образование в структуре чугуна металлической матрицы в виде мартенсита, бейнита н неустойчивого аустенита.

Чем меньше скорость охлаждения отливки, тем больше должно быть содержание марганца и меди. Минимум в соответствии с известным чугуном соответствует тонкостенным (до б мм ) кокильным отливкам. Максимальное содержание марганца и меди должно быть в отливках, заливаемых в сухие песчано-глинистые формы, при толщине стенки

10 мм.

Для увеличения количества мартенсита в структуре чугуна, повышения и стабилизации твердости в чугун вводят молибден в количестве 0,2-2,55Ъ в зависимости от толщины стенки отливки. Для отливок, получаемых в сухих песчано-глинистых формах, при толщине стенки 30-80 мм, содержание молибдена в чугуне должно составлять

1,5-2(5%.

Проведены плавки предлагаемого чугуна с предельными и средним содержаниями компонентов и чугунов с хи-, мическим составом прототипа и а налога, Химические составы, твердость и износостойкость известных и предлагаемого чугунов приведены в таблице.

1070196

Химический состав, мас. В

Тверость в литом состоянии, НЙС

Относительная износостойкость, Ъ

Чугун

Плав ка

Мп

Мо

59-60

58-60

60-61

1 3,05 3,00 3,47 6,2 0,90 0,32 0,24

2 2,80 2,20 2,30 4,2 0,72 . 1,20 0,20

3 3,40 3,20 3,60 7,.0 0,20 0,10 0,31

3,48

Предла гаемый

2,80

2,94

60-62 3,20

4 3,02 2,26 2,63 5,6 0,70 0,63

1,50 .

3,55 6,8 0,75

59-62

3,12

0,85 2, 55

5 3,18 2,81

Известный

0,4 1,4 52-55

2,18

Составитель Н. Косторной

Редактор A. Курах Техред С. Мигунова Корректор В. Гирняк

Заказ 11649/28 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1130 35, Москва, Ж-35, Р аушская наб., д. 4/5

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

6 3 16 1 2 0 7 13 6 1 2 При толщине стенки 5 и 50 мм

Твердость и износостойкость чугунов определяют в литом состоянии на образцах с толщиной стенки 5 мм, отлитых в сухие песчано-глинистые формы. Испытания на износ проводились 3Р трением по корундовой шкурке зернис- тостью 9 40-80 при скорости движения абразивной ленты с неподвижно закрепленным абразивом 5 и/мин и удельном давлении 7,0 гПа (7,0 кгс/см ), Результаты испытаний показали, что предлагаемый чугун в литом состоянии обладает высокой твердостью и . иэносостойкостью. Нри этом значения твердости стабилизируются в пределах 4О

HRC 59"62, а относительная износостойкость составляет 2,80-3,48 единиц, что выще, чем в применяемых для . аналогичных целей чугунов.

По сравнению с базовым объектом, за которьФ приняты белые износостойкие хромистые чугуны, применяемые для. Укаэанных условий износа в термообработанном состоянии, технико-экономическая эффективность предлагаемого чугуна заключается в том, что повышенные твердость и износостой кость получают без дополнительной термической обработки и при относительно небольшом содержании легирующих элементов.

Чугуны предлагаемого состава могут применяться для изготовления уплотнительных колец в узлах фрикцианного уплотнения вместо применяемых иэ стали ШХ15 или из термообработанных белых чугунов с карбидами цеметитного типа, а также в других деталях, в которых требуются высокие твердость и износостойкость.

Экономический эффект от внедрения изобретения составляет 90 тис.руб.