Чугун

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях повышенного износа, циклических нагрузок и повышенных температур. Сущность изобретения: чугун содержит углерод 3,2-3,8, кремний 3,2-3,8, марганец 0,4-0,9, хром 1,6-1,9, никель 0,3-0,96, медь 0,3-1,5, титан 0,15-0,21, ванадий 0,22-0,3, алюминий 0.05-0,3, фосфор 0,05 -0,5, бор 0,005-0,015, железо - остальное. Введение ванадия в чугун позволяет повысить износостойкость, прочность и ударную вязкость на 17-50%, 30-66% и 26-32% соответственно. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) (51)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4922830/02 (22) 26.03.91 (46) 30.09.92. Бюл. ¹ 36 (Tl) Днепропетровский инженерно-строительный институт (72) А.В. Татарчук, В.М, Снаговский, Г.Ф. ЧОповой, Л.Д. Савега, К, И. Тарасов, В, И. Андрейченко, В. Г. Заренбин, П, С.Макаревич, Д. X. Валеев и E. В: Стрельчук (56) Авторское свидетельство СССР

¹- 722349, кл. С 22 С 37/10, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 692888, кл. С 22 С 37/10, 1977. (Предполагаемое изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях повышенного износа, циклических нагрузок и повышенных температур, Известен чугун, содержащий, мас. ;

Углерод 3,0 — 3,8

Кремний 1,6-3,0

Марганец 0,4 — 1,0

Хром 0,45 — 1,35

Ванадий 0.03 — 0,18

Медь 0,3†- 1,0

Титан 0,02-0,3

Бор 0,005-0,1

Фосфор 0,1 — 0,5

Железо остальное, (см. авт. свидет. СССР ¹ 722349, кл. С 22

С, 37/10, 1978).

Известный чугун характеризуется недостаточной твердостью, износостойкостью при работе изделий в условиях циклических нагрузок в нагретом состоянии, (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях повышенного износа, циклических нагрузок и повышенных температур. Сущность изобретения: чугун содержит углерод 3,2-3,8, кремний 3,2-3,8, марганец 0,4-0,9, хром

1,6 — 1,9, никель 0,3 — 0,96, медь 0,3 — 1;5, титан

0,15 — 0,21, ванадий-0,22-0,3, алюминий

0.05 — 0,3, фосфор 0,05 -0,5, бор 0,005 — 0;015, железо — остальное. Введение ванадия в чугун позволяет повысить износостойкость, прОчность и ударную вязкость на 17-50%, 30 — 66% и 26 — 32% соответственно. 1 табл.

Наиболее близким к предложенному является чугун, содер)кащий, мас.%:

Углерод . 3,3-3,8

Кремний 2,1-2,6

Марганец 0,3-0,8

Хром 01 05

Никель 0,05-0,5

Медь 0,1-0,6

Титан 0,001 — 0,3

Алюминий 0,001 — 0,1

Фосфор 0,05 — 0,2

Бор 0,005 — 0,08

Железо остальное (см. ав. свид. СССР № 692888, кл. С 22

С, 37/10, 1977).

Известный чугун имеет недостаточную износостойкость, предел прочности при изгибе и недостаточную ударную вязкость.

Целью предлагаемого изобретения является повышение износостойкости, предела прочности И ударной вязкости чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, мар1765239 ганец, хром, никель, медь, титан, алюминий, фосфор, бор, железо, дополнительно содержит ванадий и имеет следующее содержание компонентов в мас, :

Углерод 3,2-3,8, 5

Кремний 3,2-3,8

Марганец 0,4-0,9

Хром 1,6-1,9

Никель 0,3-0,96

Медь 03 — 1,5 10

Титан 0,15 — 0,21

Ванадий 0,22-0,3

Алюминий 0,05 — 0,3

Фосфор 0,05-0,5

Бор 0,005 — 0,015 15

Железо остальное

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим образом, 1. Углерод является основным злемен- 20 том, определяющим структуру металлической матрицы и количество карбидной фазы в сплаве. Увеличение содержания его в сплаве свыше 3,8 приводит к образованию грубых графитных включений; наличие 25 которых недопустимо из-за резкого снижения твердости и износостойкости чугуна.

При содержании углерода менее 3,20 уменьшается в структуре количество цементита и износостойкости чугуна. 30

2, Содержание кремния выше 3,8 приводит к охрупчиванию сплава из-за появления силикокарбида; ниже 3,2% кремния в структуре появляется цементит и уменьшается устойчивость против задира. 35

3, Марганец в интервале 0,4-0,9% способствует увеличению перлита и, соот " ветственно, уменьшейию феррита в металлической основе чугуна, повышая тем самым прочность чугуна. При выбранном 40 интервале марганца в структуре чугуна проявляется его карбидообразующее действие, что ведет к повышению твердости цементита и увеличению количества плэстинчэтого педебурита, что способствует повышению 45 износостойкости.

4. Хром при содержании 1,6-1,9 упрочняет металлическую основу, оказывает карбидообразующее действие, что обес. печивает повышение износостойкости чу- 50 гуна.

5. Никель (0,3 — 0,960/) измельчает структуру металлической основы, увеличивает количество перлита в чугуне.

6. Медь в предложенном интервале 0,3- 55

1,5 способствует увеличению перлитной структуры металлической основы, поэтому ее часто применяют как обязательную присадку для чугуна с повышенными значениями прочности и износостой кости.

7. Титан в интервале 0,15-0,21% способствует измельчению перлито-карбидных колоний, повышению прочности матрицы и микротвердости структурных составляющих, стабилизации структуры и твердости чугуна.

8. Алюминий, входящий в состав чугуна в количестве 0,05-0,3 способствует повышению термической стойкости, уменьшает количество подкорковых газовых раковин, снижает содержание растворенного кислорода, связывая его в оксиды.

9. Ванадий (0,22 — 0,3 ) образует в чугуне карбонитриды, а также входит в комплексные карбиды цементита перлитэ наряду с хромом. Это обеспечивает повышение твердости матрицы и в целом износостойкости чугуна.

10. Увеличение содержания фосфора до

0,5 в предлагаемом чугуне связано с тем, что он способствует раздельной кристаллизации фаз, повышению количества фосфидов с высокой микротвердостью. Увеличение содержания фосфора более 0,5 приводит к огрублению структуры, снижению физико-механических характеристик сплава.

11. Ввод бора в количестве 0,0050,015 обеспечивает образование твердых включений, дисперсных по своему характеру и располагающихся равномерно по всему объему отливки. Такие включения бора придают чугуну высокую износостойкость.

Пример конкретного применения.

Чугун выппавляли в индукционной печи по обычной технологии. Для легирования чугуна использовали известные ферросплавы (FeCr, FeSI, FeV, FeB и др). Легировэние чугуна осуществляли в тигле печи, а ввод ферробора и алюминия производили на дно ковша перед выпуском расплава в ковш из печи.

Для определения свойств производили отливку технологических проб из чугуна известного (ппавки и -6 — 8, таблица) и предложенного составов (плавки N 1-5, табл,), Механические свойства(6 и КС0) определяли по известным методикам. Износостойкость определяли на паре трения "металл по металлу". Износ чугуна поршневых колец производили на машине трения с возвратно-поступательным движением при давлении 7,5 кг/мм . В качестве смазки использовали масло АС-8.

Результаты сравнительного анализа испытаний заявляемого чугуна и прототипа приведены в таблице.

Проведенные испытания показали, что прочность при разрыве, износостойкость и ударная вязкость заявляемого чугу1765239 на выше, чем прототипа на 30...66, 17...50Я, и 26„.327 соответственно.

Хини нсииО состав н ревупьтатн испнтаньд исспвптеыюи сппаеое

Хинииесиир состав, иас.2

Ct И! Си

Проиность на раарне, б, Па

Пвнос юпь» цв ° иин/wc

Уавриав

° еаюсть

Keg, Aw/uuт

ИвеестНиА

2

4

9,8 !

1,2

10,6

9,7

8,9

О 4

0,65

0 9

0,3

1,05

l 6

1,78

l,9 ! ° 51

2,04

0,22 0,05

0,26 0,19

0,3 0,3

0,I9 0 04

0 41 0 35

0,005

0,011

0,015

0,004

0,017

0,15

0,18

0,21

0,1

0,3

0 05

0,32

O,5

0,039

0 ° 6

90,525

87,899

85,8!5

91,217

84,703

300 1 ° 1

345 . 1 05

380 0,95

305 1,15

285 0,90

32 3,2

3,61 3,54

3,8 3,8

3э! 3,05

3 91 3,87

0 3 0 ° 3

0,55 1,0!

0,96 1,5

0,25 0,2

1,05 1,7

Прото» тФ

7

3,3 2 ° 1 0,3

3,6 2,4 0,55

3,8 2,6 0,8

О ° 00! 0>005 93,993

0,05 0,03 92,230

0 1 О ° 08 90 ° 510

290 2 30 7,4

295 1,20 8,6

25! 1 ° !5 8,4

005 Of 0,001

0,3 0,4 0 04

0,5 0,6 0,3

0,05

О,!

0,2

О,!

0,3

0,5

»»»»»»»»»»»»»»»t»

Составитель А. Татарчук

Техред М.Моргентал . Корректор Н. Слободяник

Редактор

Заказ 3356 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета пб изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, 5 марганец, хром, никель, медь, титан, алюминий, фосфор. бор, железо, отлича ющи йс я тем, что, с целью повышения износостойкости чугуна, предела прочности и ударной вязкости, он дополнительно содержит вана- 10 дий при следующем соотношении компонентов, мас.g:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Медь

Титан

Алюминий

Фосфор

Бор

Ванадий

Железо

3,2-3,8

3.2-3,8

0,4-0.9

1,6-1,9

0,3-0,96

0,3-1,5

0,15 — 0,21

0,05 — 0,3

0,05-0,5

0,005-0,015

0,22-0,3

Остальное