SU1027267A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром,никель, титан , ванеший, церий, кальций, азот ju железо, о т л- и ч а ю щ и и с   тем, 4TOj с целью повышени  термостойкости и Получени  равномерной прочности в отливках с толишной стенки от 40 до 70 мм;он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении ингредиентов, мас.%: Углерод 3,0-1,6 Кремний . 2,4-2,8 0,82-1,5 Марганец Хром 0,1-0,4 Никель 0,05-0,4 Титан 0,03-0,1 0,32-0,50 Ванадий Церий 0,005-0,03 0,02-0,04 Кальций Азот 0,005-0,02 0,015-0,1 Алюминий Железо Остальное СО

Description

го to

да -4 Изобретение относитс  к лите му производству, а именно к coc высокоуглеродистых сплавов желе и может быть использовано дл  п чени  отливок, работающих в усл  х циклических температурных на зок, а также интенсивного износ ( например тормозных барабанов б шегрузных автомобилей). Известен чугун дл  получени  чественных отливок следук цего х ческого состава, вес.%: Углерод 2,9-3,5 Кремний 1,7-2,7 Марганец 0,3-0,8 Хром 0,1-0,5 Никель 0,05-0,3 Ванадий 0,15-0,5 Азот 0,005-0,03 Церий 0,005-0,02 Алюминий 0,001-0,1 Железо Остальное Данный чугун обладает следуквд свойствакт: предел прочности на гиб 50-56 кг/мм, предел прочно ти на разрыв 26-29 KrAiM твердость 210-235 НВ, отбел 3-6, из нос 0,49-0,57 г. Известен также чугун следующ химического состава, вес.%: Углерод 2,9-3,5 Кремний 1,8-2,6 Марганец 0,4-0,8 Хром 0,15-0,4 Никель 0,1-0,4 Ванадий 0,1-0,3 0,005-0,02 АЛЮМИНИЙ 0,005-0,02 0,02-0,3 0,03-0,1 Остальное Железо Данный .чугун предназначен д получени  качественных отливок ладает следующими свойствами:iп дел гфочности на изгиб .53-55 кг предел прочности на разрыв 26 27 кг/мм2, твердость 239-243 ИВ износостойкость 0,59-0,65 г/100 коэффициент трени  0,33-0,38. Наиболее близким к изобретен по технической сущности к дости мому эффбйкту  вл етс  чугун, ко рый содержит ингредиенты в след щем соотношении, вес.%: 5,9-3,5 Углерод 1,7-2,5 Кремний 0,3-0,8 Марганец 0,05-0,3 0,05-0,3 Никель 0,02-0,15 0:, О 3-0,3 Ванадий 0,,03 0,005-0,02 Кальций 0,001-0,02 Остальное Железо Чугун также содержит примесЬ ,серы до 0,08 и фосфора до 0,1Б в -Известный чугун имеет в своем составе комплекса стабилизирующих элементов .(марганец, хром, ванадий, титан), что обеспечивает высокие прочностные характеристики в отливках с толщиной стенки до 30 мм, В массивных сечени х с толщиной стенки от 40 до 70 мм при данном уровне содержани  указанных элементов формируетс  неравномерна структура . В услови х интенсивного износа , сопровождающегос  значительным циклическим нагревом чугуна до 6 О О-7.00° С, неравномерность структуры , а следовательно, и свойств чугуна в различных сечени х снижает долговечность материала. При этом нар ду с повышенным износом снижаетс  и термостойкость чугуна. Целью изобретени   вл етс  повышение термостойкости и получени  равномерной прочности вотливках с толщиной стенки от 40 до 70 мм. Дл  достижени  указ анной цели в состав чугуна, содержащего углерод , кремний, марганец, хром, никель , титан, ванадий церий, кальций , азот и железо, дополнительно введен алюминий при .следующем соотношении ингредиентов, вес.%: Углеррд 3,0-3,6 . Кремний 2,4-2,8 Марганец 0,82-1,5 : Хрбм 0,1-0,4 Никель 0,05-0,4 Титан 0,03-0,1 Ванадий 0,32-0,5 Церий 0,005-0,03 Кальций 0,02-0,04 Азот 0,005-0,52 Алюминий 0,015-0,1 Железо Остальное В качестве примесей чугун содержит серу до 0,08 и фосфор до 0,1 вес.%. Наличие в составе чугуна цери , алюмини , кальци  вследствие графитизирунвдего действи  тугоплавких нитридов и других соединений позвол ет измельчить эвтектическое зерно в разностенных отливках и тем. самым повысить механические свойства чугуна. Повышение концентрации . ванади , марганца в совокупности с v Хромом и титаном обеспечивает высокую дисперсность перлита, обладагацего меньшей склонностью к выкрашиванию в процессе сухого трени  скольжени . Кроме того, повышаетс  стабильность перлита при высоких температурах, что в свою очередь увеличивает не только износостойкость, но и термостойкость отливок в процессе эксп-г луатации. Наличие в чугуна азота . в присутствии ванади  оказывает благопр и тиоё вли ние на структуру и свойства чугуна.,Никель и титан обеспечивают получение равномерной прочноети отливок с толщиной стенки от 40 до 70 мм. . .. Пример, flnrf получени  чугун были выплавлены 3 состава предлагае мого чугуна на нижнем, среднем и верхнем пределах содержани  ингреди ентов. Дл  сравнительных испытаний был использован известный чугун, содержащий ингредиенты на среднем пределе. Плавки проводили в индукционной печи с кислой футеровкой. В качестве шихтовых материалов использовались литейный чугун ЛКЭ, стальной .лом, ферросплавы кремни , марганца, никел , титана, ванади , лигату|ид, содержавдае церий, кальций алюминий, а также азотированный марганец. Шихту загружалИ|В печь,ра плав перегревсши до 1480с и перед разливкой вводили церий, кальций, алюминий. Чугун заливали в разовые песчаные, форьвл. Из образцов с диаметром 50 мм ш:2резались кольца дл  испытаний на термостойкость, котора оценивалась по количеству циклов до образовани  первой трещины при нагреве в свинцовой ванне до ги охлаждений в проточной воде до . Испытание на износ проводили на машине трени  MTZ в услови х сухого трени  скольжени  при , удельной нагрузке 16 кг/см и скоро . ти скольжени  1,2 м/с; Свойства чугуна Сйо НВ ) в отливках определ ли по стандартным методикам на образцах, вырезанных из ступенчатой плиты с толщиной стенки .40,50 и 70 мм. -Химический состав чугунов приведен , в табл. 1. Свойства чугунов приведены ,в табл. 2. . Как .видно из табл. 1 и 2, изменение пределов.содержани  марганца, ванади  и кальци , а,также дополнительное легирование апкшинием вырав йивает прочность чугуна в отливках с толщиной стенки от 40 до 7Q мм, Предложенное сочетание стабилизирующих элементов (хрома, титана, марганца) и особенно ванади  с аэОтом в комплексе с графитизйрукадими добавкг1МИ .обеспечивает повышение износостойкости и термостойкости чугуна. Стуруктура предлагаемого чугуна перлитна  с равномерно разделенным графитом. Высока  дисперсность и стабильность перлита обеспе чивает высокую надёжность чугуна в процессе износа при значительных удельных нагрузках, сопровождающихс  циклическим нагревом чугуна до высоких температур. Пределы содержани  углерода и кремни : верхние 3,6 и 2,8% соответстве .нно установле1ел исход  из необходимости получ.ени  перлитной структуры и нижИие 3,0 и 2,4% - исход  из того, чтобы в структуре от-, сутствовал цементит. Нижний предел содержани  марганца 0,82%, хрома 0,1%, никел  0,05% и ванади  0,32% обусловлен получением чугуна требуемой прочности, износостойкости, термостойкости, а.верхйий предел содержани  марганца 1,5%, хрома 0,4%, ванади  0,5% установлен исход  из получени  перлита высокой дисперсности и стабильности, а также некоторым снижением трещиноустойчивости при содержании данных элементов выше указанных пределов. Верхний предел содержани  никел  0,4% обусловлен получением более равномерной прочности в различных сечени х. Пределы содержани  титана 0,03-0,1% выбраны исход  из получени  Равномерного распределени  графита в чугуне. Пределы содержани  цери  0,005-0,03%, кальци  0,02-0,04%, алюмини  0,015- 0,1% обеспечивают эффективное мсади- . фицирование жидкого чугуна, тем ca№w улучша  форму графита, и исключают кромочный отбел. Азот при концентрации 0,,О2% усиливает легирующее действие ванади , ,повышает дисперсность перлита. Оптимальный состав предлагаемого сплава .включает 3,3% углерода, 2,6% кремни , 1,2% марганца, 0,25% никел , 0,06% титана, 0,4% ванади , 0,015 цери , 0,03% кальци , 0,01% азота 0,05% алкы нк , остальное железо . Технологи  получени  сплава закючаетс  в расплавлении компонентов шихты в электродуговой печи, насыщение расплава азотом и обработке чугуна перед разливкой церием,кальцием и алюминием с помощью лигатур. Предлагаемый состав целесообразно использовать дл  изготовлени  отгливок тop 4Oзныx барабанов большегрузных автомобилей БелАЗ-549, грузоподъемностью 70 т в частности. Экономический эффект от использовани  предлагаемого чугуна обеспечиваетс  за счет повьшени  надежности тормозных барабанов и снижени  нормы расхода запасных частей. .. Расчетный экономический эффект составл ет 115900 руб. в год. .

Таблица 2

Известный Средний 0,7

Пре лагаеошй Нижний 0,3 260

Средний 0,45 280

Верхний, 0,6

23

27

25

28 28

29 29,5

29 30

31

29

32

Claims (2)

1. ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром,никель, титан, ванадий, церий, кальций, азот и железо, о т л· и ч а ю щ и й с я сотем, что; с целью повышения термостойкости и получения равномерной прочности в отливках с толщиной стенки от 40 до 70 мм;он дополнительно содержит алюминий при следующем

   - отношении ингредиентов, мае.%: Углерод 3,0-1,6

   Кремний 2,4-2,8

   Марганец 0,82-1,5

   Хром 0,1-0,4

   Никель 0,05-0,4

   Титан 0,03-0,1

   Ванадий 0,32-0,50

   Церий 0,005-0,03

   Кальций 0,02-0,04

   Азот 0,005-0,02

   Алюминий 0,015-0,1

   Железо Остальное
2. 2,9-3,5

   1,7-2,7

   0,3-0,8

   0,1-0,5 0,05-0,3 0,15-0,5 0,005-0,03 0,005-0,02 0,001-0,1

   Остальное

   2,9-3,5

   1,8-2,6

   0,4-0,8

   0,15-0,4

   0,1-0,4

   0,1-0,3

   0,005-0,02 0,005-0,02 0,02-0,3 0,03-0,1 Остальное