SU1435648A1 - Высокопрочный чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии л может быть использовано дл  произ воДства отливок, работающих в услови х трени . Цель изобрете .ни  - повьшение предела прочности при раст жении, удароустойчивости и износостойкости в услови х сухого трени  при отрицательных температурах . Новый чугун содержит ко понен- ти в следующем соотношении, мас.%: С 3,1-3,8; Si 1,5-2,3; Мп 0,5-1,2; Ni 1,0-1,9; Сг 0,1-0,5; Си 0,,1; Са 0,02-0,06; Mg 0,04-0,08; Y 0,02- 0,06; La 0,02-0,05; Mo 0,1-0,9; V 0,08-0,42; Al 0,02-0,06; Cd 0,05- 0,25; нитриды стронци  0,02-0,08; В 0,02-0,06 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Со, В и нитридов стронци , а также повышение содержани  Mg с 0,35 до 0,04- 0,08 мас.% позвол ет повысить 6g в 1,4-1,54 раза, удароустойчивости в 2-тВ .. раз. и износостойкости в интервале температур (-10)-(60)°С в 2,1-4,1 раза. 2 табл. (Л

Description

00

сд

00

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке состава высокопрочного чугуна дл  деталей, работающих в услови х сухого трени , .

Цель изобретени  - повышение предела прочности при раст жении, удароустойчивости и износостойкости в услови х сухого трени  при отрицательных температурах.

Дополнительное введение кобальта в количестве 0,05-0,25 мас,% обеспечивает измельчение графита, повышение твердости, удароустойчивости, прочности и стабильности механических свойств при отрицательных температурах , что обеспечивает существенное повышение сопротивл емости ударным нагрузкам и фрикционной износостойкости при отрицатель.ных температурах . При концентрации его до 0,05 мас,% фрикционна  износостойкость недостаточна, а при концентрации кобальта более 0,25 мас,% снижаютс  сопротивл емость ударным нагрузкам и трещиностойкость.

Нитриды стронци  при концентрации 0,02-0,08 мас.% - эффективно модифицирующие структуру чугуна добавки , улучвшющие сопротивл емость литых изделий износу благодар  измельчению структуры. При концентрации до 0,02 мас,% сопротивл емость износу недостаточна, а при увеличении содержани  нитридов стронци  более 0,08 мас,% снижаетс  ударна  в зкость и ударно-усталостна  долговечность при отрицательных температурах из-за повышени  концентрации неметаллических включений.

Бор - поверхностн о-активна  добавка , повышающа  прочность и стабильность структуры и свойств в широком интервале температур, что способствует фрикционной износостойкости при низких темпе эатурах. При содержании бора до 0,02 мас,% фрикционна  износостойкость при температурах до -60 С недостаточна, а при концентрации бора более 0,06 мас,% снижаютс  трещиностойкость и ударно-усталостна  долговечность при отрицательных температурах .

Легирующие компоненты (никель, хром, молибден, медь и ванадий) в , указанных пределах обеспечивают упрочнение матрицы и необходиную фрик0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

ционную износостойкость при отрицательных температурах, не снижа  ударно-усталостную долговечность. Их содержание в чугуне определ ют экспериментально,

Модифицирующие добавки (магний 0,04-0,08, алюминий 0,02-0,06, иттрий 0,02-0,06, лантан 0,02-0,05 и кальций 0,02-0,06 мас,%) обеспечивают раскисление чугуна и улучп1е- ние формы графита, способству  повышению склонности к измельчению структуры и повышению ударно-уста- лостной долговечности. Пределы их содержани  ограничены концентраци ми, при которых выше фактор формы графита , а также пластические и прочностные свойства чугуна в отливках при отрицательныхтемпературах. Лантан из редкоземельных металлов наиболее эффективно повышает пластические свойства и ударно-усталостную долговечность при отрицательных температурах , а иттрий увеличивает твердость и фрикционную износостойкость при отрицательных температурах,

Содержание углерода, кремни  и марганца прин то из опыта производства высокопрочных износостойких чугунов, эксплуатируемых при. отрица- - тельных температурах.

Олово увеличивает хрупкость чугуна при отрицательных температурах и снижает ударно-усталостную долговечность , поэтому оно исключено из состава чугуна.

Чугун выплавл ют в открытых индукционных печах с использованием литейных и предельных чугунов, стального и чугунного лома, гранулированного никел , ферромолибдена, брикетов нитридов, феррокобальта, ферробора, феррохрома, феррованади  и других комплексных .сплавов и лигатур. Перегрев металла перед рафинированием составл ет 1480-1 520 С , Дл  рафинировани  используетс  кальцинированна  сода. Заливка чугуна в автоклав или раздаточный ковш производитс  при 1500°С, а разливка его в сухие песчаные или подогретые металлические формы производитс  при 1 390-1430 с, Ферробор ввод т в раздаточный ковш, а порошки нитридов стронци  - в процессе графитизирующего модифицировани  совместно с измельченным электропечным ферросилицием. Угар нитридов стронци  составл ет 6,8-8,4,

угар кобальта при введении в электропечь 7,1-7,9% и бора 8,8-10,2%.

П р и м е р. В индукционных печах провод т тесть плавок высокопрочных чугунов известного и предлагаемого химических составов (табл. 1), Технологические пробы, образцы и износостойкие отливки получают заливкой модифицированных расплавов в сухие песчаные формы.

В табл. 2 приведены механические и эксплуатационные свойства высокопрочных чугунов опытных плавок. Испытани  на удароустойчивость провод т на центробежной метательной машине. Продолжительность испытани  20 мин. Механические свойства и фрикционную износостойкость определ ют стандартными методами.

Как видно из табл. 2, предлагаемы чугун имеет более высокие показатели фрикционной износостойкости и сопротивл емости ударным .нагрузкам. Применение предлагаемого чугуна поэво- лит повысить надежность и долговечность деталей узлов сухого трени , работающих при температурах до -60°С Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна бора, кобальта, нитридов стронци  и повышение содержани  магни  обеспечивают повышение .бе в , удароустойчивости в 2-8 раз и износостойкости при тем- :пературе (-10)-(-60)С в 2,1-4,1 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель. Хром, медь, кальций, магний, редкоземельные элементы, молибден, ванадий , алюминий,и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  предела прочности при раст жении , удароустойчивости и износостойкости в услови х сухого трени  при отрицательных температурах, он дополнительно содержит кобальт, нитриды тронци  и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   0

   5

   G

   5

   Углерод

   Кремний

   Марганец

   Никель

   Хром

   Медь

   Кальций

   Магний

   Редкоземельные

   .элементы

   иттрий

   лантан Молибден Ванадий Алюминий Кобальт

   Нитриды стронци  Бор Железо

   3,1-3,8 1,5-2,3 0,5-1,2 1,0-1,9 0,1-0,5

   0,1-1,1. 0-, 02-0,06 0,04-0,08

   0,02-0,06 0,02-0,05

   0,1-0,9 0,08-0,42 0,02-0,06 0,05-0,25

   0,02-0,08 0,02-0,06 Остальное

   3,3 U5 0,6 0,2. 1,0 0,7 0,05

   Таблица Г

   В известном чугуне содержитс  0,08 мас,% серы, 0,04 мас.% цери  и 0,04 мас.% олова.

   Таблица 2

   Временное сопротивление при раст жении, МПа

   Твердость, НВ

   Трещиностойкость, %

   Удароустойчи- вость при-20 С, %

   Фрикционна  износостойкость ,

   Продолжение табл.1

   580 810 872 895 259 265 269 277

   86

   91 96

   93

   16 8

   Ударно-усталостна  долговечность цикла, при темпертуре , С:

   -10 -30 - -60

   Сопротивл емость задиру при -20°С, МПа

   Продолжение табл.2

   5045 6173 3960 3815 2345

   6920 4116 3180 3650

   14,5 41,0 47,0 56,1