RU1803459C - Высокопрочный чугун дл отливок - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии Высокопрочный чугун дл  отливок содержит , мас.%: углерод 3.06-3,65,кремний 0,3- 0,8; марганец 1,0-1,8. хром 3,36-6,8, никель 3,05-8,8, медь 0,24-2,6, молибден 0,84-1.8, нитриды ванади  0,02-0,08, магний 0,002- 0,06, церий 0,002-0,04, вольфрам 1,02-2,08, цирконий 0,38-0,88, бор 0,002-0,01, титан 0,06-0,35, и железо - остальное. Фрикционна  теплостойкость чугуна - 2855-2815, термическа  стойкость - 4620-4835 циклов. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве отливок из микролегированного чугуна, обладающего низкой склонностью к образованию усадочных раковин и повышенными технологическими свойствами и термической стойкостью.

Цель изобретени  - повышение термостойкости и стабильности эксплуатационных свойств.

Высокопрочный чугун по данному изобретению , содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, магний, церий и железо, дополнительно содержит вольфрам, нитриды ванади , цирконий, титан и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод3,05-3,65 Кремний 0,3-0,8 Марганец 1,0-1,8 Хром 3,36-6,8 Никель 3,05-8,8 Медь 0,24-2,6

Молибден

Нитриды ванади 

Маг ний

Церий

Вольфрам

Цирконий

Бор

Титан

Железо

0,84-1,8

0,02-0,08

0,002-0,06

0,002-0,04

1,02-2,08

0.33-0,88

0,002-0,01

0,06-0,35

Остальное

Использование предлагаемого чугуна в качестве фрикционного материала дл  работы в услови х износа при повышенных температурах с высокими удельными давлени ми и динамическими нагрузками значи- тельно повышает износостойкость и надежность деталей узлов трени  и других фрикционных деталей, дает возможность снизить трудоемкость изготовлени  их и заменить стальные литые заготовки на чугунные .

Дополнительное введение нитридов ванади  обусловлено их вли нием на повышение дисперсности структуры, термической

ел

с

оо о со

Јь СП

о

стойкости и стабильности служебных свойств. При содержании нитридов ванади  до 0,02 мас.% измельчение структуры и повышенна механических и эксплуатационных свойств недостаточно. Верхний предел их содержани  обусловлен увеличением концентрации неметаллических включений по границам зерен и снижением динамической прочности, термической и эусплуата- ционной стойкости.

Вольфрам упрочн ет структуру, повышает ее микротвердость, механические и служебные свойства и их стабильность, При содержании вольфрама до 1,02 мас.% упрочнение структуры и повышение стабиль- ности термической стойкости и служебных свойств недостаточны.

При концентрации вольфрама более 2,08 мас.% скорость растворени  вольфрама , однородность структуры, стабильность эксплуатационных свойств и динамическа  прочность снижаютс .

Содержание кремни  в чугуне снижено до d,3-0,8 мас.%, так как при более высоких его концентраци х снижаютс  износостой- кость и служебные свойства и их стабильность .

Бор введен как поверхностно-активна  добавка, способствующа  повышению однородности структуры, эксплуатационных и технологических свойств. При концентрации бора более 0,01 мас.% снижаетс  растворимость ее в матрице, увеличиваетс  пленообразование, снижаютс  пластические свойства, а при содержании бора до 0,002 мас.% отмечаютс  недостаточные технологические свойства сплава, недостаточна  износостойкость, низкий предел коррозионной усталости и стабильность служебных свойств.

Дополнительное введение циркони  в состав чугуна повышает модифицирующий эффект, снижает склонность к пленообразо- ванию и увеличивает термостойкость, износостойкость , технологическую пластичность и предел коррозионной усталости. Его вли ние на эти свойства начинает сказыватьс  с содержани  0,33 мае,%, а при концентрации циркони  в чугуне более 0,88 мас.% снижаетс  жидкотекучесть обрабатываемо- го сплава, увеличиваетс  склонность к короблению и снижаютс  пластические и эксплуатационные свойства. Присутствие в лигатуре 0,33-0,88 мас.% циркони  усиливает дегазирующее и микролегирующее вли ние цери  и редкоземельных металлов, которое начинает про вл тьс  при концентраци х 0,002 мас.% цери  и 0,002 мас.% магни . При больших низких концентраци х цери  и магни  повышение технологической пластичности, жидкотекучести. механических и эксплуатационных свойств недостаточно . При концентрации цери  более 0,04 мас.% и магни  более 0,06 мас.% усиливаетс  пироэффект, снижаетс  стабильность технологических, механических и эксплуатационных свойств.

Содержание марганца (1-1,8 мас.%) способствует раскислению и глубокой очистке чугуна, повышению технологических и эксплуатационных свойств, но при увеличении его концентрации более верхнего предела снижаетс  микротвердость, износостойкость и коррозионна  стойкость. Титан в количестве 0,06-0,35 мае. % повышает коррозионную стойкость, стабильность технологических, механических и эксплуатационных свойств. При увеличении концентрации титана более 0,35 мас.% повышаетс  содержание в обрабатываемом сплаве неметаллических включений, что снижает жидкотекучесть и увеличивает склонность к пленообразованию и износу. При концентрации титана менее 0,06 мас,% термическа  стойкость и стабильность механических и эксплуатационных свойств недостаточны .

Молибден в количестве 0,84-1,6 мас.% упрочн ет металлическую основу и повышает ее микротвердость и прочность, увеличивает износостойкость чугуна в отливках, термическую и фрикционную теплостойкость при повышенных температурах, что обеспечивает существенное повышение эксплуатационной стойкости при термическом и фрикционном разогреве до 800- 1000К. При содержании его до 0,84 мас,% увеличение микротвердости и эксплуатационной стойкости при фрикционном разогреве незначительное, а при концентрации молибдена более 1,8 мас.% увеличиваютс  количество включений, расположенных по границам литых зерен и неоднородность структуры, снижаетс  динамическа  прочность чугуна и эксплуатационна  стойкость .

Медь в количестве 0,24-2.6 мас.% мик- ролегирует металлическую основу,увеличивает ее стабильность до более высоких температур и повышает стабильность npeL дела выносливости, что обеспечивает снижение износа при фрикционном разогреве до 800-1000 К. Нижний предел концентрации меди прин т от значений (0,24 мас.%), когда заметно повышаетс  микротвердость матрицы, износостойкость и стабильность предела выносливости при 1000К. а верхний предел ее концентрации (2.6 мас.%) обусловлен ее ликвацией, снижением микротвердости и фрикционной теплостойкости

при 800-1000 К при более высоких концентраци х ,

П р им е р. Опытные плавки провод т в дуговой электропечи емкостью 1,5 т с кислой футеровкой. Микролегирование цирко- нием, ферробором, нитридами ванади  и медью производ т в печи за 3-6 мин до выпуска в ковш. Перегрев чугуна составл л 1480-1500°С. Церий и модификаторы ввод т в ковш. Разливку металла производ т в сухие жидкостекольные формы при температуре 1410-1450°С.

В табл.1 приведены химические составы чугунов опытных плавок; в табл,2 - результаты механических и эксплуатационных испытаний чугунов, полученных на заготовках и пробах после их закалки и отпуска при 560-580°С.

Микротвердость определ ют на приборе ПМТ-3, а эксплуатационную стойкость - в услови х фрикционного износа и трещи- ностойкость - на звездообразных пробах.

Термическую стойкость определ ют при термоциклировании в интервале температур 30-900°С, а эксплуатационную стойкость - на испытательных стендах фрикционного износа.

Как видно из данных табл.2, предлагаемый чугун обладает более высокими характеристиками Фрикционных свойств и те ческой стойкости.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Высокопрочный чугун дл  отливок держащий углерод, кремний, марга хром, никель, медь, молибден, магнийрий и железо, отличающийс  тем. с целью повышени  термостойкости и бильности эксплуатационных свойств дополнительно содержит вольфрам, ниды ванади , цирконий, титан и бор следующем соотношении компонен мае. % Углерод

   Кремний

   Марганец

   Хром

   Никель

   Медь

   Молибден

   Магний

   Церий

   Нитриды ванади 

   Вольфрам

   Цирконий

   Титан

   Бор

   Железо

   3,05-3,65

   0,3-0.8

   1,0-1.8

   3,36-6,8

   3,05-8,8

   0,24-2,6

   0,84-1,8

   0.002-0,06

   0.002-0,04

   0,02-0,08

   1,02-2,08

   0,33-0,88

   0,06-0,35

   0.002-0,01

   Остальное

   Таблица 1

   Таблица 2