SU1359328A1 - Высокопрочный чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области литейного производства, в частности к составам бетонных высокопрочных чугунов. Целью изобретени   вл етс  повышение контактной прочности и предела контактной выносливости высокопрочного чугуна в отливках.Предложенный чугун содержит в мас.%: углерод 3,4-3,8, кремний 1,5-2,6,марганец 0,8-1,7, хром 0,06-0,2, никель 0,005-0,8, титан 0,02-0,06, медь О,32-1,45,магний 0,02-0,08, церий 0,09-0,17, кальций 0,02-0,06, алюминий 0,002-0,02, германий 0,003 - 0,08, нитриды циркони  0,025-0,08, лантан 0,002-0,03, железо - остальное . Чугун предложенного состава может быть использован дл  и зготовле- ни  деталей зубчатых передач. 2 табл. СО ел со со ю оо

Description

113

Изобретение относитс  к литейному производству, в частности к со- сагавам бейнитных высокопрочных чу- гунов, используемых дл  изготовлени  деталей зубчатых передач.

Цель изобретени  - повьппение контактной прочности и предела контактной выносливости высокопрочного чугуна в отливках, работающих в услови  х трени .

Чугун предложенного состава содержит , мас.%:

3,4-3,8

1,5-2,6

0.

0,06-0,2

0,05-0,8

0,02-0,06

0,32-1,45

0,02-0,08

0,09-0,17

0,02-0,06

0,002-0,02

0,003-0,08

0,025-0,08 0,002-0,03 Остальное

Дополнительное введение германи  микролегирует металлическую основу, измельчает графит, повышает склонность к бейнитному превращению повышает предел контактной выносливости и контактную прочность. При концентрации германи  до 0,003 мас.% графит в чугуне крупный, содержание бейнита в структуре низкое, а предел выносливости и контактна  прочность недостаточны. При концентрации 40 алюминий 0,002-0,02 мас.% и кальций

0,02-0,06 мас.%) обеспечивают раскисление , измельчение графита и улучшение формы графита, способствуют упрочнению матрицы и очистке границ 45 зерен, что обеспечивает повышение контактной прочности и стабилизации предела контактной выносливости. При увеличении содержани  модификаторов выше верхних пределов повышаетс  контактную прочность, износостойкость 50 концентраци  неметаллических включе- и предел выносливости. При концентра- ний в чугуне, что снижает предел ции нитридов циркони  до 0,025 мас.% контактной выносливости, а при концентрации модификаторов ниже нижних пределов в чугуне не образуетс  ком- чение структуры, недостаточен, а по- gg пактных включений графита, снижаютс  вышение контактной прочности и ус- механические свойства и контактна  талости недостаточен, а при увели- усталость.

чении их концентрации более 0,08 мас.% Пример. Опытные плавки про- повышаетс  содержание нитридов по ведены в ,дуговой электрической печи

германи  более 0,08 мас..% снижаютс  поверхностна  твердость и прочность , что приводит к снижению контактной выносливости.

Нитриды циркони  дополнительно введены как эффективные модифицирую- шке добавки, служащие дополнительными центрами кристаллизации, измельчающими структуру, и повышающие

их модифицирующий эффект, обеспечивающий микрорегулирование и измельграницам зерен и снижаютс  предел выносливости и контактна  прочноеть.

Лантан в количестве 0,002-0,08 мас.% стабилизирует аустенит, повьшает твердость , контактную прочность и предел выносливости. При концентрации лантана до 0,002 мас.% повышение твердости и контактной прочности недостаточно , при увеличении концентрации лантана более 0,08 мас.% бейнит- на  реакци  при изотермической закалке идет не до конца, снижаютс  пластичность, передел контактной выносливости и прочность.

При концентрации углерода менее 3,4 мас.%, кремни  до 1,5 мас.% и марганца более 1,7 мас.% в чугуне образуютс  эвтектический цементит и карбиды, снижающие пластичность и предел контактной выносливости, а при увеличении содержани  углерода более 3,8 мас.%, кремни  более 2,6 мас.% и снижении содержани  мар

ганца менее 0,8 мас.% снижаютс  твердость , контактна  прочность и выносливость . Хром, никель и титан в указанных пределах упрочн ют матрицу, повышают контактную прочность. При концентрации их менее нижних пределов аустенита в литом состо нии, в структуре не образуетс  и контактна  прочность низка , а при увеличении их концентрации выше верхних преде- лов образуютс  в структуре крупные карбиды, снижающие предел контактной выносливости.

Модифицирующие добавки (магний 0,02-0,08 мас.%,церий 0,09-0,17 мас.%.

313593284

с. кислой футеровкой. В качестве ших- вышало 10-12%. Перегрев расплава товых материалов используют чугунный 1480-1530 С. Брикеты нитридов цирко- и стальной лом, чушковые чугуны, воз- ки ,измельченные до фракции 0,2-2,0 мм.

врат шта:мпового производства, полуфабрикатный никель, брикеты нитридовс литейный ковш производ т модифицироциркони , медь, феррохром, титангер-вание присадкой металлического ланманиева  лигатура, редкоземельныетана, никель-магниевой лигатуры и

металлы, ферросплавы и шлакообразую-сплава германи  с титаном. Температущие материалы. По мере образовани ра модифицировани  чугуна 1410-1440 С.

под злектродами жидкого металла вJO Из модифицированного чугуна отливают

печь присаживают кварцевый песок иизносостойкие отливки и технические

известь в соотношении 10:(1-2) в ко-пробы, личестве, обеспечивающем к концу

расплавлени  образование сплошногоВ табл.1 приведены химические со- шлакового покрова (5% от массы метал-f5 ст,авы высокопрочных чугунов опытных

ла). Содержание FeO в шлаке не пре-плавок.

Т а б л и ц а 1

При выпуске расплава из печи в

Определение содержани  компонен- тов в высокопрочных чугунах провод т методом дифференцированного химического анализа. Усвоение элементов в чугуне составл ет,%: лантан 81-84; германий 85-88; нитриды циркони  89-92; магний 48-52.

В табл.2 приведены данные о механических свойствах и структуре высокопрочных чугунов в отливках. Механические свойства определены по стандартным методикам на образцах и отливках после изотермической вы

652

6,0

370

Повышение контактной прочности дано в процентах к нормальной (при 20 С и удельном давлении 1 МПа) контактной прочности при трении со смазкой и характеризует увеличение контактной прочности при трении без смазки и удельном давлении 10 МПа.

Приведенные в табл.2 данные свидетельствуют о том, что дополнительный ввод в состав чугуна германи , нитридов циркони  и лантана приводит к существенному повьш1ению контактной прочности и предела контактной выносливости чугуна в услови х износа .

держки в расплаве солеи при 320-350° С,

Поверхностную (контактную) прочность замер ют по методике НАТИ при контактном нагружении цилиндриче.ских шестерен и предел контактов выносливости - на цилиндрических образцах с использованием машины МКВ-К по стандартной мет одике ГОСТ 2860-65. Точность изготовлени  образцов - не ниже 6 квалитета по СТ СЭВ 144-75, а параметр шероховатости рабочей части образцов - не более 0,32 мкм по ГОСТ 2789-73.

Таблица 2

600

3-7

24

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Высокопрочный чугун, содержащий

   углерод, кремний, марганец, хром , никель, титан, медь, магний, церий, кальций, алюминий и железо, о т л и- чающийс  тем, что, с целью ,. повышени  контактной прочности и пре дела контактной выносливости, он дополнительно содержит германий, нитриды циркони  и лантан при следую- щем соотношении компонентов,мае.%: Углерод3,4-3,8

   Кремний1, 5-2 ,,6

   Марганец 0,8-1,7 Хром0,06-0,2

   0,05-0,8

   0,02-0,06

   0,32-1,45

   0,02-0,08

   0,09-0,17

   0,02-0,06

   Редактор И.Сегл ник

   Составитель А.Бармыков

   Техред Л Сердюкова Корректор В.Бут га

   Заказ 6117/27 Тираж 605 Подписное ВНИИПИ Государственн ого комитета СССР

   по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

   Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна ,4

   0,002-0,02 0,003-0,08

   0,025-0,08

   0,002-0,03 Остальное