Чугун

.Ы : 765239 А 37/ С 5 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОП НИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Днепропетровский инжтельный институт(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях повышенного износа, циклических нагрузок и повышенных температур. Сущность изобретения; чугун содержит углерод 3,2-3,8, кремний 3,2-3,8, марганец 0,4-0,9, хром 1,6 - 1,9, никель 0,3 - 0,96, медь 0,3 - 1;5, титан 0,15 - 0,21, ванадий 0,22-0,3, алюминий 0,05 - 0,3, фосфор 0,05 -0,5, бор 0,005 - 0;015, железо - остальное. Введение ванадия в чугун позволяет повысить износостойкость, прОчность и ударную вязкость на 17-50%, 30-66% и 26-32% соответственно. 1 табл. ерно-строи ский, Г.Ф. ЧО- асов, В, И. Ан С. Макаревич СССР978.СССР977.( аемое изобрете еталлургии, в час авов чугуна д условиях повыш их нагрузок и лизким одЕржа к пред ий,м ие относит- ности к разя Отливок, ННОГО ИЭНО- овышенных гун, содер Железо(см. ав. свид. СССР М С, 37/10, 1977). Известный чугун износостойкость, пре гибе и недостаточную Целью предлагае ляется повышение из ла прочности и ударн Поставленная цел чугун, содержащий уг(см. авт. свидет, СССР М 7 2 С, 37/10, 1978).Известный чугун характеризуется недостаточной твердостью, износостойкостью при работе изделий в условиях циклических нагрузок в нагретом состоянии,имеет недостаточную дел прочности при изударную вязкость. мого изобретения явносостойкости, предеой вязкости чугуна. ь достигается тем, что лерод, кремний, марПредполася к области мработке сосработающих вса, цикличестемператур,ИзвестенУглеродКремнийМарганецХромВанадийМедьТитан жащий, мас.%;3,0 - 3,81,6-3,00,4 - 1,00,45 - 1,350,03 - 0,180,3-1,00,02-0,30,005-0,10,1 - 0,5остальное,22349, кл. С 2 Наиболее бяется чугун, сУглерод .КремнийМарганецХромНикельМедьТитанАлюминийфосфор ложенномуявас3,3-3,8 2,1-2,6 0,3-0,80,1-0.5 0,05 - 0,5 0,1-0,6 0,001 - 0,3 0,001 - 0,1 0,05 - 0,2 0,005 - 0,08 остальное 88, кл. С 22ганец, хром, никель, медь, титан, алюминий,фосфор, бор, железо, дополнительно содержит ванадий и имеет следующее содержание компонентов в мас,о :Углерод 3,2-3,8, 5Кремний 3,2-3,8Марганец 0,4-0,9Хром 1,6-1,9Никель 0,3-0,96Медь 03 - 1,5 10Титан 0,15 - 0,21Ванадий 0,22-О,ЗАлюминий 0,05 - 0,3Фосфор 0,05-0,5Бор 0,005 - 0,015 15Железо остальноеВыбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенногосостава обусловлен следующим образом,1. Углерод является основным элементом, определяющим структуру металлической матрицы и количество карбидной фазыв сплаве, Увеличение содержания его всплаве свыше 3,8 оприводит к образованию грубых графитных включений; наличие 25которых недопустимо из-за резкого снижения твердости и износостойкости чугуна.При содержании углерода менее 3,200 уменьшается в структуре количество цементита и износостойкости чугуна. 302, Содержание кремния выше 3,8% приводит к охрупчиванию сплава из-за появления силикокарбида; ниже 3,2 окремния вструктуре появляется цементити уменьшается устойчивость против задира. 353, Марганец в интервале 0,4-0,9 способствует увеличению перлита и, соот" ветственно, уменьшейию феррита в металлической основе чугуна, повышая темсамым прочность чугуна, При выбранном 40интервале марганца в структуре чугуна проявляется его карбидообразующее действие,что ведет к повышению твердости цементита и увеличению количества пластинчэтогопедебурита, что способствует повышению 45износостойкости.4. Хром при содержании 1,6-1,9 упрочняет металлическую основу, оказываеткарбидообразующее действие, что обеспечивает повышение износостойкости чугуна.5. Никель (0,3 - 0,960 ) измельчает структуру металлической основы, увеличивает количество перлита в чугуне.6. Медь в предложенном интервале 0,3- 551,5 оспособствует увеличению перлитнойструктуры металлической основы, поэтомуее часто применяют как обязательную присадку для чугуна с повышенными значениями прочности и износостойкости,7. Титан в интервале 0,15-0,21 оспособствует измельчению перлито-карбидных колоний, повышению прочности матрицы и микротвердости структурных составляющих, стабилизации структуры и твердости чугуна.8. Алюминий, входящий в состав чугуна в количестве 0,05-0,3% способствует повышению термической стойкости, уменьшает количество подкорковых газовых раковин, снижает содержание растворенного кислорода, связывая его в оксиды.9. Ванадий (0,22 - 0,3%) образует в чугуне карбонитриды, а также входит в комплексные карбиды цементита перлитэ наряду с хромом. Это обеспечивает повышение твердости матрицы и в целом износостойкости чугуна.10. Увеличение содержания фосфора до 0,5 ов предлагаемом чугуне связано с тем, что он способствует раздельнойкристаллизации фаз, повышению количества фосфидов с высокой микротвердостью. Увеличение содержания фосфора более 0,5 оприводит к огрублению структуры, снижению физико-механических характеристик сплава.11. Ввод бора в количестве 0,005- 0,015% обеспечивает образование твердых включений, дисперсных по своему характеру и располагающихся равномерно по всему объему отливки. Такие включения бора придают чугуну высокую износостойкость.Пример конкретного применения.Чугун выппавляли в индукционной печи по обычной технологии, Для легирования чугуна использовали известные ферросплавы (ГеСг, Ге 31, ГеН, РеВ и др). Легировэние чугуна осуществляли в тигле печи, а ввод ферробора и алюминия производили на дно ковша перед выпуском расплава в ковш из печи.Для определения свойств производили отливку технологических проб из чугуна известного (плавки В 6 - 8, таблица) и предложенного составов плавки М 1-5, табл,), Механические свойства(б и КСО) определяли по известным методикам. Износостойкость определяли на паре трения "металл по металлу". Износ чугуна поршневых колец производили на машине трения с возвратно-поступательным движением при давлении 7,5 кг/мм . В качестве смазки использовали масло АС.Результаты сравнительного анализа испытаний заявляемого чугуна и прототипа приведены в таблице;Проведенные испытания показали, что прочность при разрыве, износостойкость и ударная вязкость заявляемого чугу1765239 на выше, чем прототипа на 3066,1750 и 26.32 соответственно. Хииичвсиио состав н резупьтатн испнтань 4 исспвптееи сппаеое еееаеаа ееаееееее ааааа е ееее Хиничесиий состав, нас. В Ст И Сн Прочностьна разрне,бгНПа Износюпьцвнр/час УазрнавезюстьХСО,Вг 7 нг Изеестеиирееее еее 1 2 0 5 300 1,1 365 , 105 380 0,95 285 0,90 9,В1,2 10,69,78,9 о О0,650,90,31,05 1,61,781,91,512,0 ч 0,22 0,05 0,26 0,19 0,3 0,3 0,19 О,ОЪ о 61 О 35 0,005 0,011 0,015 0,00 0,017 0,15 0,18 0,21 0,1 О,З 0,050,320,50,0390,6 90,525 87,899 85,815 91,217 80703 3,2 3,23,61 3,50з,в з,в35,9З,В 7 О,З 0,30,55 1,010,96 1,50,25 О,г1,05 1,7 ПрототВ67в 290 230 70 295 1,20 8,6 г 1,15 В,0 0,05 0,00 0005 93993 О, 0,05 0,03 92,230 0,2 О, 0,08 90,5 О 3 3 21 03 36 2 Ь 055 З,8 г,6 о,В 0,05 0,1 0,0010.3 0,5 0,6 0,3 0,1 О,З 0,5 ае Е ееее ее еее ИнаееееееееееаеЬаеее ее ее ее ее Составитель А. ТатарчукТехред М,Моргентал . Корректор Н, Слободяник Редактор Заказ 3356 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета пб изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Же 35, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, 5 марганец, хром, никель, медь, титан, алюминий, фосфор, бор, железо, отлича ющи йс я тем, что, с целью повышения износостойкости чугуна, предела прочности и ударной вязкости, он дополнительно содержит вана дий при следующем соотношении компонентов, мас.: УглеродКремнийМарганецХромНикельМедьТитанАлюминийФосфорБорВанадийЖелезо 3,2-3,83.2-3,80,4-0,91,6-1,90,3-0,960,3-1,50.15 - 0,210,05 - 0,30,05-0,50,005-0,0150,22-0,3Остальное