Антифрикционный немагнитный чугун

 

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных немагнитных чугунов. Предложен антифрикционный немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, ванадий, серу, фосфор и железо, который дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 3,0-3,5; кремний 2,6-3,0; марганец 7,0-9,0; никель 6,0-7,0; ванадий 0,2-0,4; хром 0,2-0,35; сера до 0,1; фосфор до 0,3; железо остальное. Изобретение направлено на повышение прочностных свойств чугуна. 1 табл.

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных немагнитных чугунов.

Техническая задача изобретения - повышение прочностных свойств чугуна.

Наиболее близким аналогом является антифрикционный немагнитный чугун, известный из авторского свидетельства России RU 2156827 С 22 С 37/10 от 29.10.1999.

Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод - 3,3 - 3,7 Кремний - 2,6 - 3,0 Марганец - 8,0 - 11,0 Никель - 2,0 - 4,0 Медь - 3,5 - 5,5 Ванадий - 0,2 - 0,4 Железо - Остальное При этом содержание серы и фосфора в нем не превышает, мас.%: Сера - 0,1
Фосфор - 0,3
Известный чугун может быть применен в дизелестроении, судостроении, электромашиностроении и других отраслях промышленности для деталей, работающих в условиях трения скольжения со смазкой.

Данный чугун отличается низкими прочностными свойствами. Медь, входящая в состав чугуна в количестве 3,5-5,5 мас.%, выделяется в приграничных объемах зерен в виде отдельных, неравномерно расположенных включений. Этот процесс приводит к неравномерному распределению нагрузки по сечению образца и, как следствие, вызывает интенсивное развитие микротрещин в междендритном пространстве, обогащенном выделениями меди.

Кроме того, высокое содержание углерода (3,3-3,7 мас.%) в известном чугуне приводит к формированию крупнопластинчатого графита, значительно снижающего прочность металлической основы чугуна, вследствие повышенного значения коэффициента концентрации напряжений у кромок и острых концов пластинок графита.

Технической задачей изобретения является создание антифрикционного немагнитного чугуна повышенной прочности.

Эта цель достигается тем, что антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, ванадий, фосфор, серу и железо, содержит дополнительно хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 3,0 - 3,5
Кремний - 2,6 - 3,0
Марганец - 7,0 - 9,0
Никель - 6,0 - 7,0
Ванадий - 0,2 - 0,4
Хром - 0,2 - 0,35
Фосфор - До 0,3
Сера - До 0,1
Повышение прочностных свойств чугуна достигается за счет исключения из состава чугуна меди, введения хрома и корректировки общего состава.

Хром, как и ванадий, является химическим элементом, понижающим термодинамическую активность углерода в расплаве чугуна, но ванадий имеет значение энергии взаимодействия с углеродом большее, чем хром. Это приводит к приоритетному образованию высокодисперсных карбидов ванадия (VC), а также некоторой части сложных карбидов (VCr)C, вследствие взаимной растворимости ванадия в карбиде хрома и хрома в карбиде ванадия. Не принимающая участие в образовании карбидов часть хрома, растворяясь в аустените, увеличивает энергию связи атомов кристаллической решетки - твердого раствора.

Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в данной области технических решений, показал, что в данном сочетании проявляется новое свойство - повышение прочностных свойств антифрикционного немагнитного чугуна.

Ниже приведен пример осуществления процесса получения антифрикционного немагнитного чугуна.

Предложенный чугун выплавляли в индукционной тигельной печи емкостью одна тонна с кислой футеровкой. В качестве шихтовых компонентов использовались гостированные ферросплавы и материалы. В печь загружали никель, карбюризатор (если он был необходим), стальной лом, чугун чушковый, ферросилиций. После расплавления шихты и снятия шлака, перед выпуском металла, в печь вводили ферромарганец, феррованадий и феррохром. Температура выдачи расплава из печи 1450-1500^oС.

Химический состав и механические свойства известного и предложенного чугунов приведены в таблице.

Анализ полученных результатов показывает, что прочностные свойства предложенного чугуна выше на 25-35% прочностных свойств известного чугуна.

Список литературы
1. Авторское свидетельство России RU 215827, С 22 С 37/10 от 29.10.99.

Формула изобретения

Антифрикционный немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, ванадий, серу, фосфор и железо, отличающийся тем, что содержит дополнительно хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 3,0-3,5
Кремний - 2,6-3,0
Марганец - 7,0-9,0
Никель - 6,0-7,0
Ванадий - 0,2-0,4
Хром - 0,2-0,35
Сера - До 0,1
Фосфор - До 0,3
Железо - Остальноее

РИСУНКИ

Рисунок 1