Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 С 37 0 С 5) ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛ Ь(57) Изобретение относится может быть использовано д деталей, работающих в ус Цель изобретения - повыш ударной. вязкости и износос ложен н ый чугун содержит, 3,4; Ы 0,57 - 1,0; Мп 0,25 - 0,5 Сц 0,25 - 0,49; й 0,005 - 0,05;0,05 - 0,19; РЗМ 0,01 - 0,104 Дополнительный ввод в сос ного чугуна Ч, М и РЗМ и шатьаь в 1,05-1 07 раза; сЬ и снизить износ в 1,10-1,17 11ологический инсти Дурандин, Н.А.Свидук, В.А.Гольд.штЬйн, авлев, Н.А.Миронов, нышев, А.М.Лабзин и ельство СССРС 37/10, 1985. ельство СССРС 37/06. Изобретение отн в частности к состава железа, обладающих стью, ударной вязко стью, и может быт изготовления деталей виях трения. Отличием предлагаемого состава является оптимальное содержание легирующих элементов, позволяющее получить необходимую структуру чугуна, обеспечивающую его высокую прочность, ударную вязкость и износостойкость. Азот и редкоземельные ф металлы, являясь поверхностно-активными элементами, увеличивают степень переохлаждения расплава, Однако по мере понижения температуры создаются ф термодинамические условия к активному (Д взаимодействию определенной части азота с легирующими элементами, в первую очередь ванадием, с образованием тугоплавкихязей нитридов. Мелкодисперсные нитриды ванадия являются дополнительными центрами кристаллизации и наряду с поверхностно- активными элементами (азотом и редкоземельными металлами) уже на первом этапе кристаллизации дают модифицирующий эффект, обеспечивая получение ледебурита оптимального строения,осится к металлургии, м сплавов на основе повышенной прочнотью и износостойкоь использовано для , работающих в услоышение прочноносостойкости.ненты в следуюя -Цель изобрет,сти, ударной вязк Чугун содержщем соотношении Углерод Марганец Кремний сти ии т комп мас,% 2,85 - 3,40МедьНикельАзот .ВанадийРедкоземелЖелезо металлы ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР.Ы 2 1721113 А к металлургии и ля изготовления ловиях трения. ение прочности, тойкости. Предмас.%; С 2,85- 9; Сг 14,1 - 17,9; Ч 0,05 - 0,18; И)Ре остальное, тав предложенозволяет повыв 1,12 - 1,16 раза раза, 1 табл, 172111310 15 20 25 30 35 40 45 50 55 При дальнейшем понижении температуры создаются условия к активному взаимодействию не связанного азота с хромом, который находится преимущественно в растворенном состоянии, с образованием нитридов хрома. При этом имеет место диффузия атомов азота из приграничных зон к растворенному храму. Нитриды хрома равномерно распределяются в основе аустенитного зерна.Таким образом, в результате первичной кристаллизации образуется мелкозернистый ледебурит с равномерно распределенными включениями нитридов (карбонитридов) ванадия и хрома, которые наряду с растворенными никелем, медью и другими легирующими элементами обеспечивают высокую плотность дислокаций.Медь и никель в указанных оптимальных концентрациях, повышая устойчивость аустенита, при закалке обеспечивают формирование мартенсито-карбонитридной структуры с небольшим количеством остаточного аустенита. Кроме того, в результате термической обработки определенная часть азота. находящегося в виде сегрегационных включений, дополнительно реагирует с нитридообразующими элементами. Нитриды (карбонитриды) прочно закреплены в металлической матрице и имеют высокую прочность и стойкость, Указанные факторы обеспечивают высокую прочность, ударную вязкость и износостойкость чугуна,П р и м е р 1. В плазменно-индукционной печи ИСТ - 016 с кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химического состава, мас. : углерод 2,85 марганец 0,59: кремний 0,57, хром 17,9; медь 0,25; никель 0,19; азот 0,05; ванадий 0,05; РЗМ 0,10. В качестве шихтовых материалов использу.от передельный чугун, стальной лом, ферросплавы, никель, медь и лигатуру с редкоземельными элементами. Азот вводят из плазменной дуги, используя в качестве плазмообраэующего газа смесь аргона и азота.Режим работы плазмотрона: ток дуги 400 - 450 А, рабочее напряжение 90-130 В, расход плазмообразующего газа 0,5 г/с; состав газа: 80 аргона и 20; азота, Продолжительность обработки плазменной дугой 27 мин,Чугун заливают в разовые песчаные формы. Отливки отжигают по режиму; медленный нагрев (50 град/ч) до 600 С и выдержка 1 ч при этой температуре, затем нагрев до 850 С с выдержкой 2,5 ч и медленное охлаждение (с печью) до 400 С, дальнейшее охлаждение на воздухе. Твердость отливок после отжига НВ 332-351,Из отливок вырезают образцы для определения механических свойств, химического и металлографического анализов и проводят термическую обработку. Режим окончательной термообработки: закалка на воздухе от 980 С и отпуск при 170 - 200 С в течение 2 ч, Твердость после термообработки НЯС 61 - 64.Содержание компонентов в указанных пределах обеспечивает после окончательной термической обработки чугуна получение оптимальной мартенсито-карбонитридной структуры без структурно-свободного.углерсда с небольшим количеством остаточного аустенита. Металлическая основа - отпущенный мартенсит, В металлической основе равномерно распределены мелкодисперсные карбонитриды хрома и ванадия.Механические свойства определяют по стандартным методикам, Испытания на изнашивание чугунных образцов проводят на машине типа Савина-Шкода при нагрузке 150 Н по схеме образец - твердосплавный диск, Износостойкость оценивают по абсолютной величине износа за 60 мин испытаний, Микроструктуру чугуна исследуют на металлографическом микроскопе "Меорйот 21".Результаты испытаний чугуна данного состава приведены в таблице (состав 1).П р и м е р 2. В плазменно-индукционной печи ИСТ - 610 с кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химического состава, мас, : углерод 3,4; марганец 0,25; кремний 1,0; хром 14,1; медь 0,49; никель 0,0; азот 0,005; ванадий 0,18; РЗМ 0,01.Режим работы плазмотрона; ток дуги 400-450 А, рабочее напряжение 70-100 В, расход плазмообразующего газа 0,5 г/с, состав газа; 965 аргона и 4 азота, Продолжительность обработки плазменной дугой 15 мин (таблица, состав 2),П р и м е р 3. В плазменно-индукционной печи ИСТ - 016 с кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химического состава, мас.7 ь; углерод 3,1; марганец 0,4; кремний 0,83;.хром 16,0; медь 0,37; никель 0,12; азот 0,028; ванадий 0,12; РЗМ 0,05.Режим работы плазмотрона; ток дуги 400-450 А, рабочее напряжение 80-120 В, расход плаэмообразующего газа 0,5 г/с, состав газа: 85 аргона и 15 азота, Продолжительность обработки плазменной дугой 21 мин (таблица, состав 3),П р и м е р 4. В плазменно-индукционной печи ИСТс кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химического состава, мас. : углерод 2,7; марганец 0,67; кремний 1,16; хром 12,9; медь 0,18; никель/а,в/и" Износг/из бв МПа Остал 86 6 Рредла гаемый 2,85 0,59 0,5340 025 1,0 3,10 0,40 0,8 17,14,16,025 О 19 0,49 005 0,37 0,12 0,050 2,4 2,5 2,3 О,О 05 ,18 793 778 786 0005 0,028 о вИе соответсвуовий предлагаеному4 724 79 27 067 116 3 О, 059 0,27 0,15 86 5 (известный 81 0,64 0,4 1,16 21 738 81аэ 929 Тираж ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при. ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 1 0,03; азот 0,059; ванадий 0,27; РЗМ 0,15,Данный состав не является оптимальным ивыходит за и редел ы и редл ага е мого.Режим работы плазмотрона: ток дуги400 - 450 А, рабочее напряжение 90 - 130 В, 5расход плаэмообраэующего газа 0,5 г/с, состав газа; 80% аргона и 20% азота, Продолжительность обработки плазменной дугой33 мин (таблица, состав 4).П р и м е р 5, В плаэменно-индукционной печи ИСТ - 016 с кислой футеровкой выплавляют чугун следующего химическогосостава, мас.%: углерод 2,81; марганец 0,64;кремний 0,42; хром 17,16; медь 0.21; азот0,062; титан 0,26; цинк 0,023. Состав чугуна 15соответствует а,с. СССР 1 ч. 1252379.Режим работы плазмотрона: ток дуги400-450 А, рабочее напряжение 90 - 130 В,расход плазмообразующего газа 0,5 г/с; состав газа. 80% аргона и 20% азота. Продолжительность обработки плазменной дугой35 мин (таблица, состав 5),Таким образом, примеры 1 - 5 показывают, что чугун п редлагаемого состава обладает высокой прочностью(778 - 793 МПа) и значительной ударной вязкостью (86-92кДж/м ), величина износа его существенноменьше и составляет 2,39-2,52 г/мч,Формула изобретения Чугун, содержащий угл 1 ерод, кремний, марганец, хром, медь, азот и железо, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости и износостойкости, он дополнительно содержит ванадий, никель, и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас, о/ь:УглеродКремнийМарганецХромМедьАзотВанадийНикельРедкоземельные металлыЖелезо