RU2205887C2

RU2205887C2 - Non-magnetic bearing cast iron

Info

Publication number: RU2205887C2
Application number: RU2001121124A
Authority: RU
Inventors: В.Н. Колганов; Р.Н. Палавин; И.П. Покалякин
Original assignee: Колганов Вячеслав Николаевич; Палавин Роман Николаевич; Покалякин Илья Павлович
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2003-06-10

Abstract

FIELD: foundry. SUBSTANCE: proposed non-magnetic bearing cast iron contains carbon, silicon, manganese, nickel, vanadium, sulfur, phosphorus, iron and chromium at the following relationship of components, mass-%: carbon, 3.0-3.5; silicon, 2.6-3.0; manganese, 7.0-9.0; nickel, 6.0-7.0, vanadium, 0.2-0.4; chromium, 0.2-0.35; sulfur, up to 0.1; phosphorus, up to o.3 and the remainder being iron. EFFECT: enhanced strength characteristics. 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных немагнитных чугунов. The invention relates to foundry, in particular to the development of compositions of antifriction non-magnetic cast irons.

Техническая задача изобретения - повышение прочностных свойств чугуна. The technical task of the invention is to increase the strength properties of cast iron.

Наиболее близким аналогом является антифрикционный немагнитный чугун, известный из авторского свидетельства России RU 2156827 С 22 С 37/10 от 29.10.1999. The closest analogue is anti-friction non-magnetic cast iron, known from the copyright certificate of Russia RU 2156827 C 22 C 37/10 of 10/29/1999.

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.Cast iron contains components in the following ratio, wt.%:
Carbon - 3.3 - 3.7
Silicon - 2.6 - 3.0
Manganese - 8.0 - 11.0
Nickel - 2.0 - 4.0
Copper - 3.5 - 5.5
Vanadium - 0.2 - 0.4
Iron - Else
The content of sulfur and phosphorus in it does not exceed, wt.%:
Sulfur - 0.1
Phosphorus - 0.3
Known cast iron can be used in diesel engineering, shipbuilding, electrical engineering and other industries for parts operating in sliding friction with lubrication.

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. This cast iron is characterized by low strength properties. Copper, which is part of cast iron in an amount of 3.5-5.5 wt.%, Is released in the boundary volumes of grains in the form of separate, unevenly located inclusions. This process leads to an uneven distribution of the load over the cross section of the sample and, as a result, causes the intensive development of microcracks in the interdendritic space enriched with copper precipitates.

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. In addition, the high carbon content (3.3-3.7 wt.%) In the known cast iron leads to the formation of coarse-grained graphite, which significantly reduces the strength of the metal base of cast iron, due to the increased value of the stress concentration coefficient at the edges and sharp ends of the graphite plates.

Технической задачей изобретения является создание антифрикционного немагнитного чугуна повышенной прочности. An object of the invention is the creation of anti-friction non-magnetic cast iron of increased strength.

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.This goal is achieved by the fact that antifriction cast iron containing carbon, silicon, manganese, nickel, vanadium, phosphorus, sulfur and iron, additionally contains chromium in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 3.0 - 3.5
Silicon - 2.6 - 3.0
Manganese - 7.0 - 9.0
Nickel - 6.0 - 7.0
Vanadium - 0.2 - 0.4
Chrome - 0.2 - 0.35
Phosphorus - Up to 0.3
Sulfur - Up to 0.1
Improving the strength properties of cast iron is achieved by eliminating copper from the composition of cast iron, introducing chromium and adjusting the overall composition.

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 γ - твердого раствора. Chromium, like vanadium, is a chemical element that reduces the thermodynamic activity of carbon in the molten iron, but vanadium has an energy of interaction with carbon greater than chromium. This leads to the priority formation of highly dispersed vanadium carbides (VC), as well as some of the complex carbides (VCr) C, due to the mutual solubility of vanadium in chromium carbide and chromium in vanadium carbide. The part of chromium that does not take part in the formation of carbides dissolves in austenite and increases the binding energy of the atoms of the crystal lattice of a γ-solid solution.

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. A comparative analysis of the features that distinguish this proposal from well-known technical solutions in the field showed that in this combination a new property is manifested - an increase in the strength properties of antifriction non-magnetic cast iron.

Ниже приведен пример осуществления процесса получения антифрикционного немагнитного чугуна. The following is an example of a process for producing anti-friction non-magnetic cast iron.

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.The proposed cast iron was smelted in an induction crucible furnace with a capacity of one ton with an acid lining. As charge components, guest ferroalloys and materials were used. Nickel, a carburetor (if necessary), steel scrap, pig iron, ferrosilicon were loaded into the furnace. After the charge was melted and the slag was removed, before the metal was released, ferromanganese, ferrovanadium, and ferrochrome were introduced into the furnace. The temperature of the distribution of the melt from the furnace 1450-1500 ^o C.

Химический состав и механические свойства известного и предложенного чугунов приведены в таблице. The chemical composition and mechanical properties of the known and proposed cast irons are given in the table.

Анализ полученных результатов показывает, что прочностные свойства предложенного чугуна выше на 25-35% прочностных свойств известного чугуна. An analysis of the results shows that the strength properties of the proposed cast iron are higher by 25-35% of the strength properties of the known cast iron.

Список литературы
1. Авторское свидетельство России RU 215827, С 22 С 37/10 от 29.10.99.List of references
1. Copyright certificate of Russia RU 215827, С 22 С 37/10 dated 10.29.99.

Claims

Non-magnetic anti-friction cast iron containing carbon, silicon, manganese, nickel, vanadium, sulfur, phosphorus and iron, characterized in that it additionally contains chromium in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 3.0-3.5
Silicon - 2.6-3.0
Manganese - 7.0-9.0
Nickel - 6.0-7.0
Vanadium - 0.2-0.4
Chrome - 0.2-0.35
Sulfur - Up to 0.1
Phosphorus - Up to 0.3
Iron - The Rest