Высокопрочный чугун

(51)5 С 22 С 37 ЕН ургии, анных ых для нными ится к мет микролегир в, использу лей с павы тактно-уст ллургии, ованных мых для, щенными злостной, н, содерочный чугу редлагаемому явгун, содержащий,2.4 2,9 0,6-0,85 0,3-0,6 0,4-1,00,001 - 0,1Остально лез ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относится к металла именно к составам микролегироввысокопрочных чугунов, используеммассивных литых деталей с повыше Изобретение относа именно к составамвысокопрочных чугунамассивных литых детахарактеристиками кондолговечности.Известен высокопжвций, мас4:УглеродКремнийМарганецФосфор 2,8-4,2 1,5-4,3до 0,8до 0,2 до 0,005. 0,005-0,050,025-0,67 Следы Остальноемеет неоднородную туру в лиеых издели ханические и техно-очный чугун следуюава, мас.: СераМагнийКальцййТитанЖелезоИзвестный чугункрупнозернистую струях и недостаточные млогические свойства. Известен высакопщего химического сос.ЯЛ 1712448 А 1 характеристиками контактно-усталостной долговечности, Цель изобретения - повышение прочностных свойств и стабильности контактно-усталостной долговечности. Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, церий и железо, дополнительно содержит молибден, никель, нитриды ванадия и магний при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 2,4-3,2; кремний 1,3-1,7; марганец 0,2-0,4; медь 0,6 - 1,0; молибден 0,2 - 0,7; никель 0,7 - 1,2; нитриды ванадия 0,11 - 0,23; церий 0,02-0,07; хром 0,02-0,06; магний 0,07 - 0,11 и железо остальное, 2 табл,УглеродКремнийМарганецНикельВольфрамМагнийФосфорСераЖелезоЭтотчугун обладаетнстическими и технологичев массивных отливках, аподрергают термическойском при 300 С для снятипряжений.Наиболее близким кляется высокопрочный чмас,:УглеродКремнийМарганецМедьЦерий 3,3-3,5 2,2-2,5 0,3-0,5 1,7 - 2,0 0,8-1,0 0,04 - 0,06 0,05 - 0,07 0,008 - 0,015Остальное изкими упругопласкими свойствами отливки из него обработке с отпуя внутренних на40 Чугун в качестве примесей может содержать, мас.%: сера до 0,12; хром до 0,06;фосфор до 0,12.Чугун обладает следующими механическими и технологическими свойствами: 5Предел прочностипри растяжении, Н/мм 570-600Относительное удлинение5-6Ударная вязкость, МДж/м 0,6-1,0Твердость в отливках с 10толщиной стенок 180 мм, НВ 111-155Твердость в образцахсечением 60 мм, НВ 191-197Контактно-усталостнаядолговечность, тыс, циклов 160-220 15Предел выносливостипри кручении, МПа 160-240,.Недостатками известного высокопрочного чугуна являются повышенное содержание примесей, снижающих стабильность 20.предела выносливости при кручении и контактно-усталостной долговечности,Цель изобретения - повышение предела выносливости при кручении и стабильности контактно-усталостной долговечности, 25Поставленная цель достигается тем, чтовысокопрочный чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, медь, хром, церий и железо, дополнительно содержит молибден,никель, нитриды ванадия и магний при следующем соотношении компонентов, мас. О :Углерод 2,4-3,2Кремний 1,3-1,7Марганец 0,2-0,4Медь 8,6-1,0 35Молибден0,2-0,7Никель 0,7-1,2Нитриды ванадия, 0,11-0,23Церии 0,02-0,07Хром 0,02-0,06Магний 0,07-0,11Железо ОстальноеДополнительное введение молибденаобусловлено его микролегирующим влиянием на структуру чугуна, способствующим 45повышению дисперсности структуры, снижению склонности к образованию горячихтрещин и повышению механическихсвойств, При концентрации молибдена до0,2 мас.фмикролегирующий эффект и механические свойства чугуна недостаточны, апри увеличении концентрации его более 0,7мас.ф 5 -ухудшается пластичность и пределвыносливости, увеличивается склонность ктрещинам, 55Церий оказывает раскисляющее и сфероидизирующее действие на высакопрочный чугун, способствует повышениютехнологических и механических свойств,поэтому его содержание в чугуне повышено до 0,02-0,07 мас.ф , Нижний предел концентрации церия (0,02 мас. О ) обусловлен недостаточной раскисляющей и сфероидизирующей способностью его при более низких концентрациях, что приводит к снижению предела выносливости при кручении, трещиностойкости и пластичности, При увеличении содержания церия более 0,07 мас. повышается его угар, увеличивается концентрация неметаллических включений и повышается склонность к образованию горячих трещин, что снижает контактно-усталостную долговечность.При содержании нитридов ванадия до 0,11 мас.отвердость и износостойкость при коррозионно-механическом изнашивании и стабильность контактно-усталостной долговечности повышаются незначительно, а при увеличении их концентрации более 0,23 мас.снижаются технологические свойства и предел выносливости при кручении и увеличивается брак по несоответст- вию структуры и твердости чугуна в отливках.Молибден (0,2-0,7 мас.;), никель (0,7- 1,2 мас, о ) и медь (0,6-1;0 мас. О ) в предложенном высокопрочном чугуне являются основными легирующими компонентами, обеспечивающими прочностные свойства, повышение предела выносливости при кручении и стабильности контактно-усталостной долговечности. При содержании этих компонентов менее нижних пределов механические и служебные характеристики недостаточны, а при повышении концентрации более верхних пределов усиливаются неоднородность структуры и ликвационные свойства и снижаются предел выносливости при кручении, пластические свойства и стабильность контактно-усталостной долговечности.П р и м е р, Проведены опытные плавки высокопрочных чугунов известного и предложенного составов (табл. 1).Плавки чугунов доэвтектического состава проводят дуплекс-процессом вагранка - дуговая электрическая печь, В качестве ма. териалов используют,передельный коксовый чугун, стальной лом,"нйкель НПЗ, ферромолибден,медь, нитриды ванадия, ферромарганец. При выпуске чугуна из вагранки температура металла составляла 1400- 1420 С. Перегрев расплава в дуговой электропечи 1450-1500 С.Присадку ферромолибдена и полуфабрикатного никеля НПЗ проводят в электропечи, а нитриды ванадия, ферроцерий и магниевую лигатуру вводят в раздаточный ковш при 1430-1470 С, Из модиФицированного чугуна отливают технологические про1712448 20 Таблица 1 ее е е е тьодервание коконентов иасАе еУгле Крем-Марга-Медь Полиб- Никель ) Церий 1 Хром 1 Магний 1 Нитридывелезород агний 1 нец. денванадияе е е е ее е 1 (известный) 2 Э 4 5 6. 0,950,6, 0,21,о о,7 0,4 О, 1 о,г 0,9 0,07 0,1 о,ог о,аг 0,05 0,04 0,07 0,06 0,01 0,01 0,08 0,11 ОстальноеТо пе,а,8 о,б ,1,3. 021,5 031,7 о,40,9 0,1.19 0,5 2,7 2,4 2 7 3,2 3,4 т 0,07 0,09 О,11 0,05 0,1 г 1 а,7 0,9 1,г 0,5 0,11 о,18 0,2 З 0,06 о,г 71 1 1 е е е е е ее ее е таблица 2 Чугуне Предел выносливостипри растявенииМПа Эксплуатацие онная стойкость в условиях терноциклических нагру зок тыс,циклов Модуль упругости,МПа Контактно- усталостна долговечность,тыс.цнклов Ударная вязкость дж/сиз Предел прочности при растяжении, МПа тее те вестный)6 12,6 13,8 14,2 141 12 7 1313 217 302 325 331 ггз 292,151600 1635 аа 165300 164800 152700 159600 76 87 8579 81,гзб 275 291 295 241 271 590 790 760 775 690 68 о Составитель С,ДеркачеваРедактор Л.Пчолинская Техред М.Моргентал Корректор С,Шевкун Заказ 612Тираж Подписное ВНИИПИ, Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101 бы, образцы и отливки для механических и технологических испытаний. Отливки и образцы перед испытанием подвергают аустенизации при 1000120 С в течение 1,2 ч и изотермической закалке при 390-420 С. 5 Анализ структуры чугунов, производят по ГОСТ 3443-87, а механические испытания - по ГОСТ 945678, ГОСТ 1497-73 и ГОСТ 23.21080,В табл. 2 приведены механическиеи 10 эксплуатационные свойства высокопрочных чугунов опытных плавок.Как видно из табл, 2, предложенный высокопрочный чугун обеспечивает более высокие характеристики предела выносливости 15 при кручении и других механических свойств и стабильности контактно-усталостной долговечности. формула изобретения Высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, церий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочностных свойств и стабильности контактно-усталостной долговечности, он дополнительно содержит молибден, никель, нитриды ванадия и магний при следующем соотношении компонентов, мас, )ь:УглеродКремнийМарганецМедьХромЦерийМолибденНикельНитриды ванадияМагнийЖелезо