SU757604A1

SU757604A1 - Белый чугун 1

Info

Publication number: SU757604A1
Application number: SU782579330A
Authority: SU
Inventors: Mikhail Karpenko; Vasilij Naumenko; Petr G Novikov
Original assignee: Gomelskij Bruss Polt Inst
Priority date: 1978-02-10
Filing date: 1978-02-10
Publication date: 1980-08-23

Description

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к изысканию чугунов с повышенными прочностными и пластическими свойствами и износостойкостью.

Известен чугун следующего химичес-

кого состава, вес. %:
Углерод	3,8-4,5
Кремний	3,5-4,2
Марганец	до 0,8
Ванадий	3,5-4,5
Никель	0,1-2,0*
Медь	0,1-1,5
Хром	До 0,1
Магний	До 0,05
РЗМ	До 0,03
Железо	Остальное

В качестве примесей чугун содержит до 0,1 вес.% серы и до 0,15 вес.% фосфора [1] . 20

Упруго-пластические свойства, прочность и износостойкость чугуна невысокие, Чугун содержит значительное количество дорогостоящих легирующих элементов (медь, никель и ванадий), 25

не повышенное содержание кремния и углерода снижает их эффективность, прочностные и пластические свойства, а также его износостойкость- Необходимые физико-механические свойства _ 30

2

можно получить после длительного отжига, но это приводит к короблению и искажению геометрических размеров отливок и снижению износостойкости. Затраты на термообработку достигают 15-35% стоимости отливок, так как для повышения износостойкости проводят после механической обработки дополнительно нормализацию.

Известен также легированный чугун следующего химического состава,вес.%:

Углерод	2,0-2,9
Кремний	До 2,0 -
Хром	До 3,0
Марганец	До 1,0
Ванадий	До 1,0
Молибден	До 1,0
Титан	До 0,6
Бор	До 0,06
Теллур	До 0,1
Железо	Остальное
Значительное	содержание хрома

либдена, марганца и теллура увеличивает количество карбидов и способствует получению низких пластических свойств и ударной вязкости в литом состоянии. Отмечается необходимость проведения операций термической обработки отливок при температуре.более 650°С. При этом сложные карбиды хро3

757604

4

Кремний

Ванадий

Никель

Сурьма

Редкоземельные

металлы

Бор

Железо

ма не распадаются и затрудняют механическую обработку отливок. Чугун

имеет низкие прочностные свойства [2],

Наиболее близким к описываемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун, содержащий, вес.%:

Углерод 2,2-2,5

Марганец . 0,2-0,8

Кремний 1,2-1,5

Ванадий 4,0-6,0

Никель 1,8-4,5

Железо Остальное

В качестве примесей чугун содержит до 0,15 вес.% хрома, до 0,1 вес.% серы и до 0,1 вес, % фосфора [3} Износостойкость чугуна превышает износостойкость стали марки ШХ-15 в условиях сухого трения. Отмечаются низкие пластические свойства чуг”на данного состава. Повышение упругопластических свойств может быть достигнуто только в результате длительного графитизирующего отжига, но в этом случае снижаются прочностные свойства чугуна в отливках. Твердость чугуна в литом состоянии 450 470 кгс/мм^· по Бринеллю, сопротивляемость хрупкому разрушению высокая.

При повышенном содержании марганца _и ванадия ?в тонкостенных отливках образуется сетка цементита,большое

количество карбидной эвтектики,что.....

снижает упруго- пластические свойства чугуна и позволяет получить в отливках с толщиной стенок 12-16 мм относительное удлинение 1,5%,

Цель изобретения - повышение механических свойств при сохранении износостойкости чугуна на достаточно высоком уровне.

Для достижения цели изобретения в белый чугун, содержащей, углерод, марганец, кремний, ванадий, никель и железо, дополнительно введены редкоземельные металлы, сурьма и бор при следующем соотношении компонетнов, вес. %:

Углерод 2,2-2,5

Марганец 0,2-0,5

(0

15

20

25

30

0,9-1,5

3.1- 5,5

1.1- 3,5 0,5-1,5

0,03-0,12

0,003-0,015

Остальное

В качестве примесей чугун содержит, вес.%:

Хром Не более 0,15

Сера Не более 0,03

Фосфор Не более 0,05^:

Верхние пределы.по содержанию углерода, кремния, никеля, редкоземельных металлов и бора используются для чугуяов, применяемых для изготовления тонкостенных отливок, в структуре которых желательно не иметь свобод ного цемента. Содержание в чугуне углерода, никеля, редкоземельных металлов и бора на нижнем пределе возможно для изготовления толстостенных отливок в присутствии в чугуне на верхнем пределе ванадия и марганца. Сурьма в толстостенных отливках способствует повышению упруго- пластичес ких свойств и являтеся частичным заме рителем никеля.

Редкоземельные элементы введены в состав чугуна как сильные модификаторы и для ликвидации получения структуросвободного цемента в микроструктуре чугуна в тонких· сечениях отливок.

Нижний предел по содержанию вана35 дия выбирается в случае использования в составе чугуна никеля и сурьмы на верхнем пределе при изготовлении тонкостенных отливок, а верхний предел по содержанию ванадия используется для толстостенных отливок и опре-. деляется необходиьыми прочностными свойствами.

Химический состав известных и предложенного чугунов приведен в табл,1, а механические свойства (в литом состоянии) в табл, 2 и в табл.З - свойства после нормализации (900°С) . .Таблица" 1

40

45

Состав чугуна, вес. %

Компоненты	_λ Известный , ,	Предлагаемый
I	ΪΙ	III	I	II	III.
Углерод	4,06	2,50	2,35	2,22	2,35	2,50
Кремний	3,67	1,31	1,31	0,91	1,21	1,48
Марганец	0,53	0,50	0,52	0,49	0,35	0,21
Ванадий	4,02	0,75	5,01	5,48	4,30	3,12
Никель	1,04	-	3,12	1,14	2,33	3,50

5

757604

6

Продолжение табл. 1

		Состав чугуна, вес.%
Компоненты		Известный		Предлагаемый
	I	.1 ¹¹ !	III		Г¹¹ I	III
Медь	0,75		-			-
Сурьма	-	-·	-	1,48	1,12	0,51
Молибден	-	0,6	. -	-	-	-
Тит ан	-	0,8	-	-	-	-
Теллур	-	0,05	-	-	-	•
Бор	-	0,03	-	0,03	0,01	0,015
Магний	0,03	-	-	-	-	-
Редкоэемельные металлы	0,02	-	-	0,03	0,06	0,11
Хром	0,08	1,37	0,07	0,07	0,08	0,12
Фосфор	0,05	'' -	0,05	0,05	0,03	0,02
Сера	0,03	- '	0,03	0,03	0,02	-
Железо			Остальное

Таблица 2

		Чугун
Показатели	Известный	Предложенный :й-—а
	I	II	III	I	II	III
Предел прочности
при разрыве, кгс/мм¹²	62-65	57-59	72-76	85-90	91-95	86-93
Предел прочности
при изгибе, кгс/мм²	86-94	73-76	101-114	122-128	145-160	130-138
Предел текучести, кгс/мм²	51-56	47-49 *	65-71.	76-82	85-89	80-84
Относительное удлинение, %	1,5-3,0	1,9-2,7	1,5-2,5	5,2-5,7	5,8-6,3	5,4-5,9
Стрела прогиба при расстоянии между опорами 800 мм	2,5-3,0	2,7-3,7	2,7-3,3	4,5-5,0.	5,6-5,9	4,7-5,3
Ударная вязкость, кгс/м/см²	1,7-2,7	0,9-1,3	1,3-3,0	4,8-5,3	5,1-5,5	4,9-5,3
Относительная износостойкость, %	5,1-5,2	9,5-10	7,5-8,5	7,5-8,3	9,2-9,8	8,0-8,6

Ί

7 5 7604

8

Таблица 3

Показатели	—	Чугун
Известный	Предложенный
Г	' II	III	¹ 1	ί	' III
Предел прочности при изгибе, кгс/мм⁷'	85-103	124-132	118-125	144-158	182-190	160-174
Предел текучести кгс/мм⁷	58-64	72-80	76-82	86-90	91-95	89-92
УдЬрная вязкость кгс/м/см⁷-	2,5-3,3	1,5-2,1	3,0-3,5	5,5-6,5	6,8^-7,5	6,7-7,0.
Относительное
удлинение, %	2,1-3,3	2,3-3	1,4-2,4	4,5-5,3	5,5-6,0	5,2-5,6
Относительная ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ; %	5,1-5,3	10-11	7,7-8,8	8,5-9,1	9,7-10,3	9,2-9,8

Как видно из данных таблиц, описываемой чугун характеризуется комплексом более высоких механических свойств, чем известные. Относительная износостойкость чугуна в услови- 30 ях трения со смазкой при наличии абразива составляет 7,5-9,8 и 8,5-10,5 в сопоставлении с износом литейной стали марки 2ОЛ соответственно для литого и термообработанного состоя- 35 ния.

Повышение износостойкости у предложенного белого чугуна по сравнению с прототипом можно объяснить более высокой его прокаливаемостью. Показа- 40 тель износостойкости вычисляют как отношение износа эталонного образца к износу испытуемого чугуна. Образцы для испытания на износостойкость при абразивном изнашивании на маши- 45 не трения Х4-Б изготавливали из отливок чугуна диаметром 30 мм.

В предложенном чугуне, как и в известном, проявляется особая чувствительность к содержанию скрытых примесей, источниками которых'могут быть исходные шихтовые материалы, вводимые добавки, материалы футеровки печей и особенности металлургических процессов плавки. Поэтому при выборе типа плавильного агрегата предпочтение должно быть отдано электрическим печам, хотя в основе его получения заложены обычные про"млшленные методы плавки. Заливку металла в литейные формы производят 6ϋ

при температуре 1380-1430°С. В процессе кристаллизации чугуна предложенного состава образуются мелкие карбид^ компактной формы, при повышении содержания в чугуне сурьмы иг- 65

лы эвтектических карбидов ванадия укорачиваются, а их общее количество в 1 мм⁵ возрастает.

Обрабатываемость предложенного белого чугуна резанием в литом состоянии удовлетворительная. При обработке отливок минералокерамическими резцами хорошие результаты могут быть достигнуты при скорости резания, не превышающей 280 м/мин. После нормализации обрабатываемость резанием хуже , чем в литом состоянии.

Предложенный чугун .обеспечивает образование структуры ванадиево-карбидной эвтектики без сетки ледебурата или цемента в отливках, кристаллизующихся в широком диапазоне скоростей охлаждения

Claims

Формула изобретения

Белый ; чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, никель и железо, отличающий ся тем, что, с целью повышения механических свойств при сохранении износостойкости на высоком уровне, он дополнительно содержит сурьму, редкоземельные металлы и бор при следующем соотношении компонентов, Углерод Кремний Марганец Ванадий Никель Сурьма

Редкоземельные металлы Бор

Железо

вес, ΐ:
2,2-2,5

0,9-1,5

0,2-0,5
3.1- 5,5

1.1- 3,5 0,5-1,5

0,03-0,12

0,003-0,015

Остальное

9