SU1744140A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Область применени : производство чугунных отливок-деталей дл  работы в узлах трени . Сущность изобретени  заключаетс  в дополнительном вводе в состав чугуна NI и V при следующем соотношении компонентов , мас.%: С 2,5-4,5; Мп 0,2 - 0,6; AI 2 - 10, Си 1 - 12; Се 0,1 - 0,2; Ni t,5 - 2,5; V 0,1 - 0,3; Fe остальное. Дополнительный ввод Се, Ni и V позвол ет повысить износостойкость чугуна в 1,6 - 1,8 раза и прочность в 1,21 - 1,46 раза. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , в частности к сплавам на основе железа, используемым дл  работы в узлах трени .

Известен чугун, содержащий, мас.%: углерод 3,0 - 3,5; кремний 0,8 - 1,4; марганец 0,3 - 0,5; никель 1,5 - 5,0; цирконий 0,05 - 2,0; железо остальное.

Чугун обладает высокой коррозионной стойкостью за счет дополнительного легировани  цирконием, но наличие 2 С, Мп, N1 элементов, способствующих расширению области существовани  у -фазы, отрицательно сказываетс  на износостойкости чугуна при сухом трении скольжени , так как в процессе трени  происходит диффузи  этих элементов в приповерхностном слое трени , что приводит к стабилизации аусте- нита и тем самим к схватыванию.

Известен чугун, содержащий, мас,%: углерод 2-4; кремний 1 - 6; марганец 0,1-1; алюминий 0,1 - 10; титан 0,1 - 10; кальций 0.0001 - 0,1; железо остальное.

Чугун обладает высокой износостойкостью в услови х трени  скольжени , но высокое содержание кремни  приводит к графитообразованию при эвтектоидном и эвтектическом превращени х и, следовательно , к увеличению количества и размеров графита и легированного феррита в литой структуре. Высока  хруп кость высококремнистого феррита, а также груба  форма графита вызывают снижение механических свойств, что не позвол ет использовать его дл  отечественных деталей узлов трем.ч.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  чугун, содержащий, мас.%: углерод 2,8 - 4,0; кремний 1,5 - 3.0; марганец 0-0,6; хром 0,5- 2,5; алюминий 0,5 - 3,0; медь 0,2 -2,0; магний 0,01 -0,1; кальций 0,02 -0,1; примеси (фосфор и сера) до 0,1; железо остальное .

Благодар  содержанию сильных ферри- тообразующих элементов, таких как кремний , алюминий и хром, чугун имеет ферритную структуру металлической матрицы , котора  не претерпевает фазовых преЁ

sj

N

Ј О

вращений при нагреве и обеспечивает ему высокую окалиностойкость при 750°С.

Однако сплавы с ферритной структурой металлической матрицы не обладают высокой износостойкостью, имеют низкие физико-механические свойства.

Цель изобретени  - увеличение износостойкости при трении скольжени  и предела прочности при изгибе.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец , алюминий, медь и железо, дополнительно ввод т никель, ванадий и церий при следующем соотношении ингредиентов, мас,%: углерод 2,5 - 4,5; никель 1,5 - 2,5; марганец 0,2 - 0,6; алюминий 2-10; медь 1 - 12; ванадий 0,1 -0,3; церий0,1 -0,2;железо остальное.

В качестве неизбежных примесей присутствует фосфор (0.01 - 0,15%); сера (0,001 - 0,03%); марганец (0,2 - 0,6%); кремний (0,2 - 0,4%).

Введение 1,5 - 2,5% никел , который оказывает сильное вли ние на расширение существовани  у-области (аустенита) и превышает его устойчивость при охлаждении совместно с повышенным по сравнению с известным содержанием меди (1 - 12%). обеспечивает получение в-литом состо нии перлитной структуры и, как следствие, повышение износостойкости. Чугун с перлитной структурой металлической матрицы можно подвергать упрочн ющей термической обработке и тем самым повышать износостойкость по сравнению с литым состо нием.

Кроме того, легирование никелем приводит к увеличению плотности чугуна, измельчению графита, что способствует повышению физико-механических свойств.

Легиров же никелем менее 1,5% не приводит к существенному увеличению физико-механических свойств чугуна, а введе- ние никел  более 2,5% приводит к увеличению количества аустенита в литом состо нии, что отрицательно сказываетс  на износостойкости чугуна, так как отличаетс  схватыванием.

При введении цери  0,1 - 0,2 % про вл етс  его наибольший модифицирующий эффект , что приводит к сфероидизации графитной фазы. Кроме того, в таких количествах он оказывает рафинирующее действие на жидкий расплав, что существенно улучшает служебные свойства чугуна и увеличивает выход годного.

Введение цери  менее 0,1% не оказывает модифицирующего эффекта, более 0,2% приводит к отбелу чугуна и ремодифицированию , что снижает пластичность и затрудн ет механическую обработку.

Введение ванади  в пределах 0.1-0,3% способствует измельчению зерна за счет образовани  карбонитратных фаз. а частичное растворение в первичном кристаллизующемс  аустените способствует вторичным процессам упрочнени . Введение ванади  менее 0,1 % не вызывает модифицирующего

эффекта, а более 0,3% приводит к выделению крупных карбонитратов (VC)N, что приводит к укрупнению первичного зерна и ухудшению физико-механических свойств. Сопоставительный анализ с известным

чугуном позвол ет сделать вывод, что предлагаемый состав чугуна отличаетс  от известного введением новых ингредиентов, а именно цери , никел , ванади  и процентным с соотношением их.

Анализ известных чугунов, используемых в литейном производстве, показал, что введенные в предлагаемый состав вещества известны, однако их применение в этих чу- гунах в сочетании с другими компонентами

и другим процентным соотношением не обеспечивает такие свойства, которые они про вл ют в предлагаемом составе чугуна. а именно повышение износостойкости при трении скольжени , предела прочности при

изгибе.

Предлагаемый чугун выплавл ют в индукционной печи типа ИСТ-0,06. В качестве шихтовых материалов используют однородный стально.й лом с известным химическим

составом и гостированные ферросплавы. Чугун заливают в сухие песчаные формы.

Термообработку осуществл ют по следующему режиму: изотермическа  закалка от температуры аустенитизации 840 860°С , изотермическа  выдержка 2 ч при 300-350°С, HRC3 32-38.

Дл  определени  физико-механических

свойств используют стандартные методики.

Все опытные и известный сплавы подвергаютс  испытанию на износостойкость при трении скольжени  по схеме вал - вкладыш в среде смазки И-20А, ГОСТ 20799-75. V« 2 м/с, удельна  нагрузка 5 МПа на машине М22М. Контртело - сталь 45, HRC3

32-35.

Химический состав и результаты испытаний приведены в таблице.

Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что предлагаемый

чугун обладает в 1.3 раза большей износостойкостью , на 20-23% большей сь3 по сравнению с известным.

Ожидаемый экономический эффект от применени  предлагаемого чугуна составит

Claims (1)

1. 75 тыс. руб. в год за счет повышени  износостойкости по отношению к известному. Формула изобретени  Чугун, содержащий углерод, марганец, алюминий, медь, железо, отличающий- с   тем, что, с целью увеличени  износостойкости при трении скольжени , повышени  предела прочности при изгибе в термообработанном состо нии, он дополнительно содержит церий, никель и ванадий

   0

   при следующем соотношении компонентов,

   мас.%:

   Углерод2,5 - 4,5

   Марганец0,2 - 0,6

   Алюминий2-10

   Медь1 - 12

   Церий0,1-0.2

   Никель1,5-2,5

   Ванадий0,1-0,3

   ЖелезоОстальное

   Редактор М.Петрова

   Техред М.Моргентал

   Заказ 2170ТиражПодписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб..-4/5

   Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

   Корректор Т.Палий