Чугун

(51)5 С 22 С 37/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР фМВЗВ ИАЙ ",ТД)И," РР ар Р БР)/,фГ)1 -,: ., ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 1285048, кл. С 22 С 37/10, 1986.Авторское свидетельство СССРМ 836186, кл. С 22 С 37/10, 1981. Изобретение относится к металлургии,в частности к составам сплавов на основежелеза, обладающих повышенной износостойкостью, и может быть использовано дляизготовления деталей, работающих в узлахтрения,Цель изобретения - повышение износостойкости и прочности,Поставленная цель достигается тем, чтопредложенный чугун содержит компонентыв следующем соотношении, мас.:Углерод 3,10-3,72Кремний 1,3 - 2,0Марганец 0,5 - 1,2Хром 0,1-0,5Медь 0,8 - 1,9Фосфор 0,15 - 0,4Азот 0,003 - 0,019Железо Остальное Ж 1694680 А 1(57) Изобретение относится к черной металлургии и литейному производству, в частности к изысканию составов сплавов на основе железа, обладающих повышенной иэносостойкостью и предназначенных для изготовления литых деталей, работающих в узлах трения. Целью изобретения является повышение износостойкости и прочности чугуна. Поставленная цель достигается тем, что чугун предложенного состава содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%: углерод 3,10 - 3,72; кремний 1,3-2; марганец 0,5 - 1,2; хром 0,1 - 0,5; медь 0,8 - 1,9; фосфор 0,15 - 0,4; азот 0,003 - 0.019; железо остальное. Использование предложенного чугуна в узлах трения значительно повысит их эксплуВ качестве примеси чугун содержит в своем составе серу в количестве, не превышающем 0,120/,Существенным отличием предложенного состава является оптимальное содержание легирующих элементов, позволяющее получить необходимую структуру чугуна, обеспечивающую его высокие прочностные .характеристики и износостойкость.Азот, являясь поверхностно-активным элементом, тормозит процесс роста графитных включений на первой стадии графитизации. Однако по мере понижения температуры создаются термодинамические условия к активному его взаимодействию с легирующими элементами и, в первую, очередь, с хромом с образованием нитридов. При этом азат теряет свою способность тормозить процесс роста графитных вклю 3 169468010 15 20 32 мин 30 35 40 45 50 55 чений, так как удаляется из граничных зон,и в результате облегчается процесс зарождения и роста новых графитных центров.Этому процессу благоприпятствуют значительные искажения кристаллической решетки за счет растворения хрома, меди идругих легирующих элементов, а также более высокие растворимость и скорость диффузии углерода в феррите при снижениисодержания в нем растворенного азота.Значительная концентрация фосфора/0,15 - 0,4 О/ в предлагаемом чугуне повышает не только его жидкотекучесть, но иэксплуатационные характеристики, Этообъясняется комплексным воздействием,хрома и азота /не связанных в нитриды/ нахарактер кристаллизации остаточной эвтектической жидкости /обогащенной фосфором, хромом и азотом/ в фосфиднуюэвтектику, приводит к ее измельчению и наиболее равномерному распределению.Таким образом, замедляя графитиэацию при одних температурно-временныхусловиях и способствуя графитизации придругих температурно-временных условиях,азот совместно с хромом и другими легирующими компонентами обеспечивает получение чугуна с пластинчатой формой графитаи мелкопластинцатой перлитной металлической основой с мелкодисперсными включениями нитридов хрома, которые прочнозакреплены в металлической матрице и имеют высокую прочность и стойкость. Наличиеперечисленных факторов обеспечивает высокую прочность и износостойкость чугуна,Способы получения предложенного чугуна, его химический состав и свойства приводятся в примерах,П р и м е р 1. В плазменно-индукционной печи ИСТс кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химическогосостава, мас. о: углерод 3,1; кремний 2; мар-.ганец 0,5, хром 0,5; медь 1,9; форсфор 0,15,азот 0,003. В качестве шихтовых материаловиспользуют литейный чугун, стальной лом,собственный возврат и ферросплавы, а также добавки меди.Режим работы плаэмотрона: ток дуги400 - 450 А, рабочее напряжение 70 - 100 В.расход плазмообразующего газа 0,5 г/с; состав газа: 96 оь аргона и 4 О азота. Продолжительность насыщения азотом составила35 мин,Содержание компонентов в указанныхпределах обеспечивает получение чугуна спластинчатой формой графита беэ структурно-свободных карбидов. Металлическая основа - мелкопластинчатый перлит. Вметаллической основе содержатся мелкодисперсные нитриды хрома, которые обнаруживаются только при больших увеличениях /более х 5000/.Износостойкость определяют путем вытирания на плоском чугунном образце лунки дисковым контртелом - роликом из стали 40 Х, подвергнутым закалке на твердостьНВС 52 - 54, при нагрузке 100 кг в течение 30 мин, с охлаждением в масле М 10 В 2.П р и м е р 2. В плазменно-индукционной печи ИСТс кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химического состава, мас.; углерод 3,72; кремний 1,3: марганец 1,2; хром 0,1; медь 0,8; фосфор 0,4; азот 0,019. Режим работы плазмотрона: ток дуги 400-540 А, рабочее напряжение 90-140 В, расход плаэмообразующего газа 0,5 г/с; состав газа: 60 ф аргона и 40% азота. Продолжительность насыщения азотом составила П р и м е р 3, В плазменно-индукционной печи ИСТс кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химического состава, мас.7 ь: углерод 3,48; кремний 1,7; марганец 0,8: хром 0,3; медь 1,2; фосфор 0,28; азот 0,011,Режим работы плазмотрона; ток дуги 400 в 4 А, рабочее напряжение 80-120 В. расход плазмообразующего газа 0,5 г/с; состав газа: 25 О/ азота и 75 аргона, Продолжительность насыщения азотом 35 мин.П р и м е р 4, В плазменно-индукционной печи ИСТ.с кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химического состава, мас,;: углерод 3; кремний 1,2; марганец 1,3; хром 0,6; медь 0,7: фосфор 0,45; азот 0,02.Данный состав чугуна не является оптимальным и выходит за рамки заявляемого. Режим работы плазвеотрона: ток дуги 400-450 А, рабочее напряжение 100-150 В. расход празмообраэующего газа 0,5 г/с; состав газа: 57 аргона и 43 О/ азота. Продолжительность насыщения азотом 32 мин. П р и м е р 5 (известный). В плазменноиндукционной печи ИСТс кислой футеровкой выплавляют чугун слеДующего химического состава, мас,7 ь: углерод 3.45: кремний 2; марганец 0,7; хром 0,7; медь 1,2 фосфор 0,4; никель 0,6; молибден 0.6; ванадий 0,4; азот 0,02.Режим работы плазмотрона: ток дуги 400-450 А, рабочее напряжение 100-150 В. расход плаэмообраэующего газа 0,5 г/с: состав газа: 57 оь аргона и 43; азота. Продолжительность насыщения азотом составила 32 мин.Результаты испытаний чугунов приведены в таблице.1694680 Ф о р мул а изобретен ия Чугун, содержащий углерод, кремний,марганец, хром, медь, фосфор, азот и желеСоставитель Н. ШепитькоТехред М.Моргентал Корректор В. Гирняк Редактор 3. Ходакова Заказ 4132 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб;, 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 Таким образом, приведенные примеры показывают, что предлагаемый чугун обладает высокой прочностью и износостойкостью.Чугун же известного состава не может быть рекомейдован для работы в таких же условиях, как предлагаемый, так как при его испытании возникали задиры. зо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения иэносостойкости и прочности.он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. :5 Углерод 3,10-3,72Кремний 1,3 - 2,0 Марганец 0,5 - 1,2 Хром 0,1 - 0,5 Медь 0,8 - 1,9 10 фосфор 0,15 - 0,4Азот 0,003-0,019 Железо Остальное