SU836187A1 - Чугун - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к составам чугунов, и может быть использовано дл  поЛу .чени  качественных отливок, обладающих высокой прочностью и износостойкостью .

Известны в литейном производстве высокоуглеродистые сплавы, содержащие кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот 13 и Г2.

Указанные сплавы за счёт комплексного легировани  карбидообразукмдими элементами, а также азотом имеют высокие механические свойства в массивных сечени х отливок. Однако вследствие значительной склонности к отбелу в тонких сечени х наблюдаютс  включени  цемента, что снижает их прочность, ухудшает обрабатываемость отливок резанием.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  чугун Гз} следующего химического состава, вес.%:

Углерод 2,8-3,8

Кремний 0,35-2,0

Марганец . 0,2-1,2

Хром0,5-2,5

Никель 0,8-3,6

ванадий 0,08-0,15

Азот 0,015-0,04 Железо Остальное Известный чугун имеет в своем составе повьшенное содержание хрома, который в совокупности с ванадием, никелем и азотом способствует образованию отбеленной структуры в тонких сечени х отливок (толщиной стенки 5-8 мм). В то же врем , в массивных

0 сечени х отливок (толщиной свыше 40 мм) при содержании компонентов на среднем и нижнем пределах образуетс  структура половинчатого и серого чугуна соответственно. Указан5 на  неравномерность структуры по сечени м снижает механические свойства отливок. Наличие включений цементита в структуре серого чугуна снижает также суммарную износостой0 кость пар трени  скольжени  из-за абразивного действи  выкрашивающихс  при эксплуатации частичек метастабильной фазы (цемента). Известный чугун обладает плохой обрабатывае5 мостью резанием.

целью изобретени   вл етс  создание сплава, обладающего высокой прочностью , износостойкостью и НИЗКОЙ

склонностью к отбелу в тонких сече0 ни х отливок: ДЛЯ-этого в состав чугуна, содер жащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, азот, ванадий и железо , дополнительно введены церий и алюминий при следующем сротношении ингредиентов, вес.% 2,9-3,5 Углерод 1,7-2,7 Кремний 0,3-0,8 Марганец 0,05-0,3 Никель 0,005-0,02 Азот 0,15-&,5 Ванадий Церий 0,005-0,02 0,001-0,1 Алюминий 0,1-0,5 ХРОМ Остальное Железо Чугун содержит примеси (вес.%) сера до 0,08; фосфор до 0,15. Введение в состав чугуна цери  и алюмини  позвол ет за счет образо вани  тугоплавких нитридов и других соединений, служащих дополнительным центрами кристаллизации графита, значительно снизить склонность чугуна к отбелу. Помимо этого, вследствие зародышевого действи  тугопла ких частиц резко измельчаетс  эвтек тическое зерно в отливках и улучшаютс  механические свойства чугуна. Повышенна  концентраци  ванёди  в предлагаемом чугуне обеспечивает высокую дисперсность легированного перлита, обладающего прочной внутри зеренной св зью и меньшей склоннос тью к выкрашиванию на контактной г нице пары трени . Снижение адгезио ного взаимодействи  пары трени  обеспечивает более высокую ее рабо тоспособность в услови х значитель скоростей и нагрузок. Ванадий в ко центрации 0,15-0,5 вес.% значительно сильнее, чем хром усиливает пол жительное вли ние азота на ст1зукту и свойства чугуна. Это св зано с у рочнением межзеренных границ карбо нитридами ванади . Изменение конце рации хрома и никел  в сторону сни жени  определ етс  необходимостью получени  структуры серого чугуна тонкостенных отливках, изготавлива

Химический состав сплавов

Таблица 1 мых в разовых песчано-глинистых формах Пример. Дл  получени  чугуна выполнены п ть составов, содержащих каждый 3,2 вес.% углерода; 2,0 вес.% кремни , О,6%. вес.,марганца и отличающихс  один от другого концентрацией хрома, никел , азота, ванади , цери  и алюмини  , вз тых на нижнем, верхнем и среднем пределах, а также ниже нижнего и выше верхнего уровней . Содержание железа при этом составл ет дополнительно до 100 вес.% в каждом сплаве. Дл  сравнительных испытаний использован известный чугун , содержащий 3,2 вес.% углерода/ 2,0 вес.% кремни ; О,б вес.% марганца при концентраци ххрома, никел , ванади  и азота на нижнем, верхнем и пределах. Чугуны готов тс  в тигельной индукционной печи , емкостью 40 кг с кислой футеровкой . В качестве шихты используютс  литейный чугун марки ЛКЗ, стальной лом, ферросплавы кремни , никел , ва нади , хрома, цери , а также азотированный ферромарганец (5% азота) и алюминий. Ферроцерий и алюминий ввод тс  в ковш перед заливкой. Чугун заливают в разовые песчано-гли- нистые формы. При этом определ лись следующие параметры: предел прочности при изгибе ( 3, ) , при раст жении ( Р8 ) твердость НВ на стандартных образцах диаметром 30 NM и длиной 300 мм. Склонность к отбелу определ лась путем заливки проб в клиновые формы со сквозной щелью, устанавливаемые на стальную плиту. Испытани  на износостойкость проводили в режиме сухого трени  скольжени  в паре с улучшенной сталью 45 твердостью 45 HRC при нагрузке 8 кг/см и скорости скольжени  2,0 м/с. Износостойкость образца и всей пары трени  оценивалась весовым методом в граммах за 1 час испытаний. Полученные результаты представлены в табл. 1 и 2.

Нижний2,80,35

0,2 0,5 0,8 0,015

Средний3,21,0 0,6 1,5 2,2 0,03 1,2 2,5 3,,6 0,04

Верхний3,82,0

0,08

0,.1

0,15 Механические свойства сплавов

как видно из табл. 1 и-2 изменение концентрационных пределов хрома, никел  к ванади ,. а также дополнительный ввод цери  и алюмини , существенно повышают прочность тонкостенных отливок и снижа ют склонность чугуна к отбелу.

Предложенное сочетание вансшй  с азотом в комплексе с графитиэирующими добавками цери  и алюмини  обеспечивает повышение износостойкости пары трени  скольжени . При- этом чугун обладает оптимальной твердостью/ позвол ющей при высокой й-зносо . стойкости проводить механическую обработку отливок инструментом изг быстрорежущей стали. Структура предлагаемого чугуна полностью перлитна . Графит имеет мелкопластинчатую форму. Дисперсность перлита и отсутствие первичного цемента обеспечивают высокую эксплуатационную надежность

Продолжение таОл. 1

Т а б л и ц а 2

пары трени  при значительных нагрузках . Отмечена удовлетворительна  прирабатываемоеть пары трени  и низка  склонность к задирам.

Пределы содержани  компонентов установлены исход  из получени  наиболее благопри тного сочетани:  механических свойств, изностойкости и склонности чугуна к отбелу. Оптимальный состав сплава содержит (вес.%) 3,2 углерода; 2,0 кремни  0,6 мар- ганца; 0,3 хрома; 0,15 никел , 0,015 азота; 0,35 ванади ; 0,01 цери ; 0,05 сшюмини .

Claims (1)

1. Технологи  получени  предлагаемого. сплава заключаетс  в расплавлении компонентов, насьацении расплава азотом путем введени  азотированных ферросплавов либо других азотсодер{жащих компонентов и обработка расп65 лава перед заливкой церием и алюми783618 ннем с помощью чистых элементов либо их лигатур. Предлагаемый чугун наиболее эффективно использовать дл  изготовлени  отливок, работающих в условиих трени  скольжени , в частности тормозных барабанов и гильз автомобилей и тракторов. Экономическа  эффективность от применени  предлагавмого чугуна составл ет около 30 руб на тонну отливок за счет снижени  .Q стоимости сплава и повышени  срока службы деталей и узлов. Формула изобретени  Чугун, содержащий углерод, кремНИИ , марганец, хром, йикель, ванадий , азот, железо, отличающ и и с   тем, что, с целью повышени  прочности, износостойкости 5 8 и снижени  склонности к Ьтбелу, он дополнительно содержит церий и алк миний при следующем соотношении ингредиентов, вес.%: Углерод 2,9-3,5 Кремний. 1,7-2,7 Марганец 0,3-0,8 Хром0,1-0,5 Никель 0,05-0,3 Азот 0,005-0,03 Ванадий 0,15-0,5 Церий 0,005-0,02 Алюминий , 0,001-0,1 Железо Остальное Источники информации, прин тые во внимание при .экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР, 622362, кл. С 22 С 37/00, 1979. 2 . Патент США № 3909252, кл. 75-136, 1972. 3. Авторское свидетельство СССР № 428031, кл. С 22 С 37/00, 1975.