Ковкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к ковким чугунам с повышенными характеристиками фрикционных свойств. Цель изобретения - повышение износостойкости при сухом трении. Предлагаемый ковкий чугун дополнительно содержит цирконий, церий, бор и азот при следующем соотношении компонентов ,мас.%; углерод 2,2-2,9; кремний 0,8-1,5; марганец 0,3-0,7; ванадий 0,03-0,5; алюминий 0,012-0,03; цирконий 0,02-0,51; церий 0,02-0,15; бор 0,002-0,09; азот 0,02-0,19 и железо остальное . 2 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) КОВКИЙ ЧУГУН (21) 4824784/02 (22) 11.05.90 (46) 23.03.92. Бюл. N 11 (71) Гомельский политехнический институт (72) М.И.Карпенко (53) 669. 15-196(088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 831850, кл, С 22 С 37/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 916576, кл. С 22 С 37/08, 1980.

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию ковких чугунов для изготовления деталей, работающих в условиях ударных нагрузок и интенсивного изнашивания, Цель изобретения — повышение износостойкости при сухом трении.

Ковкий чугун, содержаний углерод, кремний, марганец, ванадий, алюминий и железо, дополнительно содержит цирконий, церий, бор и азот при следующем соотношении компонентов. мас. Д:

Углерод . 2,2-2,9

Кремний 0,8 — 1,5

Марганец 0,3-0,7

Ванадий 0,03 — 0,5

Алюминий 0.012-0,03

Цирконий 0,02 — 0,51

Церий 0,02 — 0,1.5

Бор 0,002 — 0,09

Азот 0,02 — 0,19

Железо Остальное

Предлагаемый чугун в качестве технологических примесей может содержать до 0,1 мас., хрома, до 0,1 мас. фосфора.

„„5U„„1721114 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, конкретнее к ковким чугунам с повышенными характеристиками фрикционных свойств. Цель изобретения — повышение износостойкости при сухом трении. Предлагаемый ковкий чугун дополнительно содержит цирконий, церий, бор и азот при следующем соотношении компонентов,мас. Д; углерод

2,2 — 2,9; кремний 0,8 — 1.5; марганец 0,3-0,7; ванадий 0,03-0,5; алюминий 0,012-0,03; цирконий 0,02 — 0,51: церий 0,02 — 0,15; бор

0,002 — 0,09; азот 0,02-0,19 и железо остальное. 2 табл.

Выплавку чугуна проводят дуплекс-процессом вагранка — дуговая печь. Температура чугуна на желобе вагранки составляет

1700 К.В дуговой печи производят перегрев расплава до 1750 — 1780 К и легирование его азотированными ферросплавами, Для легирования чугуна доэвтектического состава используют ферросиликоцирконий

ФСЦрМр40Н, электротермический марганец МрН2, феррованадий Вд2Н и ферробор

ФБ13Н.

Модифицирование расплава производят в литейных ковшах смесью ферроцерия

ЦеМ вЂ” 1 и измельченного до фракции 0,1 — 3,0 мм алюминия А91. Температура расплава при модифицировании 1670 — 1690 К.

Модифицированный чугун разливают в песчано-глинистые литейные формы при

1640-1670 К для получения износостойких отливок, образцов 16 мм для механических испытаний и стандартных технологических проб, После.выбивки и очистки отливок проводят их термическую обработку, включающую нагрев до 1250 — 1280 К, выдержку в

17211.1 4 таблица l оолермание компонентов, мас.Ф, в составе

Компоненты соста1 (иэ- 2 вестный) Углерод 2,6 2,2

2,7 2,9 2,9

2,0

3.0

1тг О,8

0,5 0,7 0,7

0,21 0,5 0,5

Кремний

11арганец оанадий

Алюминий

Цирконий

Церий

Аэот

1,О

0,4

1,5

0,7

117 о,s о,61

0,3

0,12

0,5

0,03

0,02

0,02

0,016

0,4

o,01ã

0,03 0,03 . 0,002 0,15

0,02 0,51

0,2

О,О1

0,2

o,о7

О,l

0,02 0,15

0,18 0,19

О,O1 о,17

О,02

0,12

О,О1

0,20

Бор

0,002

0,02 0,02 0,09 0,001

0,10

0,04 о,oe

ФосФор о,ог

О,О1 О,1О

О,O1

0,15 о,os

0,06 о,08 0,10 о,àl

Хром

0,12

Осталь|н1е

Остальное

Нелеэо

Остальное течение 3,0-3,5 ч, охлаждение до 900-960 К температуры, выдержку при этой температуре 2,5-3,0 ч и охлаждение на спокойном воздухе. Затем отливки и образцы подвергают механической обработке и механическим испытаниям.

Ударно-устапостную долговечность и фрикционные свойства ковких чугунов определяют после дополнительной термической обработки, включающей нормализацию с 1200 — 1210 К. Для определения структуры ковких чугунов иСпользуют известную методику в соответствии с ГОСТом.

В табл.1 приведены химические составы ковких чугунов, полученные методами количественного химического анализа.

Средний износ при сухом трении определяют на машине модели MT — 2М при удельном давлении 3 МПа и скорости 2,5 м/с, Фрикционную теплостойкость определяют по известной методике в соответствии с ГОСТом на установке испытания материалов на трение УМТ вЂ” 1М, В табл.2 приведены механические и фрикционные свойства чугунов.

Дополнительное введение циркония обусловлено его упрочняющим и микролегирующим влиянием на структуру, повышением фрикционной теплостойкости и износостойкости при сухом трении. Повышение износостойкости при сухом трении и фрикционной теплостойкости начинает сказываться1 при концентрации циркония

0,02%. При увеличении содержания циркония более 0,51% снижаются однородность структуры, относительное удлинение и задиростойкость при трении.

Церий модифицирует структуру, повышает фактор формы графита, износостойкость при сухом трении и эксплуатационные свойства, а бор очищает границы зерен и повышает задиростойкость и износостойкость при сухом трении. При концентрации

5 церия более 0,15% и бора более 0,09% снижается стабильность структуры и ухудшаются упругопластические и эксплуатационные свойства.

Азот способствует образованию нитри10 дов и крабонитридов в структуре, повышению ее дисперсности и сопротивляемости износу. Микролегирующее влияние азота при концентрации до 0,02% недостаточно, а при концентрации его более 0,09% отме15. чается расположение нитридов и карбонитридов по границам зерен, что снижает пластические свойства, задиростойкость и фрикционные свойства.

Как видно из табл,2, ковкий чугун обпа20 дает более высокими фрикционными и механическими свойствами, Формула изобретения

Ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, алюминий и

25 железо, отличающийся тем,что,с целью повышения износостойкости при сухом трении, он дополнительно содержит цирконий, церий, бор и азот при следующем соотношении компонентов, мас,%:

30 Углерод 2,2-2,9

Кремний 0,8 — 1,5

Марганец 0,3-0.7

Ванадий 0,03 — 0,5

Алюминий 0,012 — 0,03

35 Цирконий 0,02 — 0,51

Церий 0,02 — 0,15

Бор 0,002 — 0.09

Азот 0,02 — 0,19

Железо Остальное

Осталь- Осталь-Осталь- Остальное ное ное ное

1721114

Таблица2

Фрикционная теплостойкость, Na

Относительное удлинение, Задиростройкость

МПа м/с

Средний износ, мг/1000 м

Временное сопротивление, МПа

1 из 1 вестный) /,7

9,1

Составитель М,Капренко

Техред M. Моргентал Корректор Т.Малец

Редактор И.Шулла

Заказ 929 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

4

° 6

771

783

776

571

682

9,7

9,2

9,0

7,7

6,8

0,073

0,017

0,008

О;012

О ° 007

0,061

0,032

686

682

697

476

612

3697

2560

153

87

62

71

146

Ударноусталостная долговечность, тыс,цикл °

4,0

4,7

5,3

4,9

5,4

4,5

4,1