Чугун

)5 С 22 С 37/10 ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР РЕТЕНИ ОПИСАНИЕ ДЕТЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ(71) Институт проблем литья А(56) Авторское свидетельство СМ 1258865, кл. С 22 С 37/00, 1Авторское свидетельство СМ 432223, кл. С 22 С 37/10, 19(54) ЧУГУН Н УССР , В,Г. НовицССР985,ССР72. к чернои метал вам на основ работы в узла й, мас,. уг 4; марганецконий 0,05 -Известен чугун, соделерод 3,0 - 3,5; кремний0,3 - 0,5; никель 1,5 - 52,0; железо остальное.Чугун обладает высстойкостью за счет допрования цирконием, но нэлементов, способствуобласти существованиятельно сказывается на игуна при сухом трении св процессе трения проэтих элементов в приптрения, что приводит к снита и тем самим к схва ржа 0,8 альное,Известен чугун, содержащий, мас,: углерод 2 - 4; кремний 1 - 6; марганец 0,1 - 1; алюминий 0,1 - 10; титан 0.1 - 10; кальций 0,0001 - 0,1; железо остальное,Изобретение относ лургии, в частности к железа, используемым трения. окои коррозионной олнительного легиаличиеС, Мп, й ющих расширениюу -фазы, отрицазносостойкости чукольжения, так как исходит диффузия оверхностном слое табилизации аустетыванию,(57) Область применения: производство чугунных отливок-деталей для работы в узлах трения. Сущность изобретения заключается в дополнительном вводе в соСтав чугуна К и Ч при следующем соотношении компонентов, мас.: С 2,5 - 4,5; Мп 0,2 - 0,6; А 2 - .10, Си 1 - 12; Се 0,1 - 0,2; й 1,5 - 2,5; Ч 0,1 - 0,3; Ре остальное. Дополнительный ввод Се, М и Ч позволяет повысить износостойкость чугуна в 1,6 - 1,8 раза и прочность в 1,21 - 1,46 раза. 1 табл. Чугун обладает высокой износостойкостью в условиях трения скольжения, но высокое содержание кремния приводит к графитообразованию при эвтектоидном и эвтектическом превращениях и, следовательно, к увеличению количества и размеров графита и легированного феррита в литой структуре, Высокая хрупкость высоко- кремнистого феррита, а также грубая форма графита вызывают снижение механических свойств, что не позволяет использовать его для отечественных деталей узлов трен;я.Наиболее близким к предлагаемому является чугун, содержащий, мас.: углерод 2,8 - 4,0; кремний 1.5 - 3,0; марганец 0 - 0,6; хром 0,5 - 2,5; алюминий 0,5 - 3,0; медь 0,2 - 2,0; магний 0,01 - 0,1; кальций 0,02 - 0,1; примеси (фосфор и сера) до 0,1; железо осБлагодаря содержание сильных ферритообразующих элементов, таких как кремний, алюминий и хром, чугун имеет ферритную структуру металлической матрицы, которая не претерпевает фазовых пре5 10 15 20 25 40 45 50 55 вращений при нагреве и обеспечивает емувысокую окалиностойкость при 750 С.Однао сплавы с ферритной структуройметаллической матрицы не обладают высо- кой износостойкостью, имеют низкие физи ко-механические свойства.Цель изобретения - увеличение иэносостойкости при трении скольжения и пределапрочности при изгибе.Поставленная цель достигается тем, чтов чугун, содержащий углерод; кремний, марганец, алюминий, медь и железо; дополнительно вводят никель, ванадий и церий приследующем соотношении ингредиентов,мас,%: углерод 2,5 - 4,5; никель 1,5 - 2,5;марганец 0,2 - 0,6; алюминий 2 - 10; медь 1 -12; ванадий 0,1-0,3; церий 0,1-О,2; железоостальное.В качестве неизбежных примесей присутствует фосфор (0.01 - 0,15%); сера (0,001 -0,03%); марганец (0,2 - 0,6%); кремний (0,2 -0 4%)Введение 1,5 - 2,5% никеля, которыйоказывает сильное влияние на расширение.существования у-области (аустенита) и превышает его устойчивость при охлаждениисовместно с повышенным по сравнению сизвестным содержанием меди (1 - 12%),обеспечивает получение в.литом состоянииперлитной структуры и, как следствие, повышение износостойкости, Чугун с перлитной структурой металлической матрицыможно подвергать упрочняющей термической обработке и тем самым повышать износостойкость по сравнению с литымсостоянием.Кроме того, легирование никелем приводит к увеличению плотности чугуна, измельчению графита, что способствуетповышению физико-механических свойств.Легиров ие никелем менее 1,5% неприводит к существенному увеличению физико-механических свойств чугуна, а введение никеля более 2,5% приводит кувеличению количества аустенита в литомсостоянии, что отрицательно сказываетсяна иэносостойкости чугуна, так как отличается схватыванием.При введении церия 0,1 - 0,2% проявля. ется его наибольший модифицирующий эф-.фект. что приводит к сфероидизацииграфитной фазы. Кроме того, в таких количествах он оказывает рафинирующее действие на жидкий расплав, что существенноулучшает служебные свойства чугуна и увеличивает выход годного,Введение церия менее 0,1% не оказывает модифицирующего эффекта, более0,2% приводит к отбелу чугуна и ремодифицированию, что снижает пластичность и затрудняет механическую обработку,Введение ванадия в пределах 0,1-0,3% способствует измельчению зерна за счет образования карбонитратных фаэ, а частичное растворение в первичном кристаллизующемся аустените способствует вторичным процессам упрочнения. Введение ванадия менее 0,1% не вызывает модифицирующего эффекта, а более 0,3% приводит к выделению крупных карбонитратов (ЧС)й, что приводит к укрупнению первичного зерна и ухудшению физико-механических свойств.Сопоставительный анализ с известным чугуном позволяет сделать вывод, что предлагаемый состав чугуна отличается от известного введением новых ингредиентов, а именно церия, никеля, ванадия и процентным с соотношением их,Анализ известных чугунов, используемых в литейном производстве, показал, что введенные в предлагаемый состав вещества известны, однако их применение в этих чугунах в сочетании с другими компонентами и другим процентным соотношением не обеспечивает такие свойства, которые они проявляют в предлагаемом составе чугуна, а именно повышение износостойкости при трении скольжения, предела прочности при 30 изгибе.Предлагаемый чугун выплавляют в индукционной печи типа ИСТ,06, В качестве шихтовых материалов используют однородный стальной лом с известным химическим составом и гостированные ферросплавы Чугун заливают в сухие песчаные формы.Термообработку осуществляют по следующему режиму: изотермическая закалка от температуры аустенитиэации 840 - 860"С, иэотермическая выдержка 2 ч при 300 - 350 С, НЯСэ =32 - 38.Для определения физико-механических свойств используют стандартные методики.Все опытные и известный сплавы подвергаются испытанию на износостойкость при трении скольжения по схеме вал - вкладыш в среде смазки ИА, ГОСТ 20799-75.Чк = 2 м/с, удельная нагрузка 5 МПа намашине М 22 М, Контртело - сталь 45, НВСэ= 32 - 35. Химический состав и результаты испытаний приведены в таблице.Таким образом, полученные результаты свидетельствуют о том, что предлагаемый чугун обладает в 1.3 раза большей иэносостойкостью, на 20 - 23 большей (Ъэ посравнению с известным,Ожидаемый экономический эффект от.применения предлагаемого чугуна составит1744140 соотношении компонентов,10 Ив, бг/нна иг/ннт Интенснвннанавнв.с1 г/нн) Состав Содернание нонлоиентое нас, и. с С О 1 вт 1" Но Са Си е Невестино1 О,Ог Ост. 29 О 2,0 2,0 З,О 2,5 О,а 0,05 0,05 1,0 . 82 0,072 0,1 2,010,06,01,012,0 Оредла гаеннд2 3 4 5 6 2,5 4,5 3,0 2,0 4,8 0,3 0,2 0,3 0,6 О,3 0,4 0,3 0,3 0,3 0,3 1,0 1/512,0 2,5 6,0 2,0 Ос 7 1 с 2 1 З,о .З,о нн н н нО, О, 0,010,30 0,2 0,150,2 0,15 О, 10,07 0,05 0,10,4 0,3 0,1 0,001 0,03 0,02 0,01 0,02 0; 042 0,040 0,045 0,048 0,050 330 20 350 110 340 100 310 95 320 90 Техред М,Моргентал Корректор Т.Палий. Редактор М.ПетроваЗаказ 2170 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитетапо изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинаТ "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 75 тыс, руб. в год за счет повышения износостойкости по отношению к известному,Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, марганец, алюминий, медь, железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увеличения износостойкости при трении скольжения, повышения предела прочности при изгибе в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит церий, никель и ванадий при следующеммас. :УглеродМарганецАлюминийМедьЦерийНикельВанадийЖелезо 2,5 - 4,5 0,2 - 0,6 2 - 10 1 - 12 0,1 - 0,2 1,5 - 2,5 0,1 - 0,3 Остальное