Чугун

(50 С 22 С 37/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ Й ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 3 50 83 98/22-0202.11.8215. 03.84, Бюл. В 10Е.И.Марукович, М.И.Карпенко,ньВ 1 и М,А.ПетровскийМогилевское отделение Физико-ческого Инстнтута АН БелорусССРббЯ.196(088.8)1. Авторское свидетельство СССРб 52, кл. С 22 С 37/10, 1980.Авторское свидетельство СССР120, кл. С 22 С 37/10., 1980,21) 22) 46) 72) ющем содф е Углерод Кремний ржании компоненто дУ ма 2,5-40,8-2 Марганец Алюминий ан Каль Редкоземель ныэлементы 0,01-0,10 54)(57) ЧУГУН, со ремний; марганец, итаи, кальций, ре екты, бор, азот и а ю щ и й с л те овьваеиия окалиностойкостиу ованадий и,06-0,180,1-0,50,2-1,0 еи щю и-но т анади сфо еской ссодержит елезо таль Т.И.К(56 )В 7352В 273 держащий углер алюминий, мед дкоземельные э железо, о т л м, что, с цель ойкости и терм н дополнитель фосфор при слИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна с повышенной фрикционной способностью.Известен чугун Ц, содержащий вес.Ъ:5 0 15 Редкоземель ныеэлементы 0,01-0,25 Остальное 20 Железо Известный чугун обладает следуюи физико-механическими свойствамиеПредел прочностипри растяжении, МПа 150-247 Динамическая прочность, МДж/м 0,01-0,02 30 Стрела прогиба,5,0-6,0 Прочность при500 С, МПа 98,0-118 35Известный чугун обладает литейными свойствами но характериэуется йизкой прочностью. Отмечаются недостаточные окалиностойкость и термическая стойкость высокофосфористого чу 40 гуна в отливках при увеличении температуры нагрева до 800-900 С.6При нагреве иэделий из него до 700 фС термическая стойкость составляет 400-750 циклов, а при нагреве до 45 900 С - не превышает 220-260 циклов.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2, содержащий компоненты в следующем со отношении, вес.%: 55 60 Редкоземельныеэлементы 0,05-0,10 0,05-0,10 Кальций УглеродКремнийМарганецТитанФосфорАлкминийКальцийМедь Углерод Кремний Марганец Хром Алюминий , Титан Азот 2,5-4,3 0,45-1,20 0,2-1,0 003 т 020 0,5-1,2 0,05-1,40 0,01-0,25 0,01-1,000,5-2,00,005-0,010Остальное Медь Бор Железо Чугун обладает следующими свойствами: Предел прочностипри растяжении,МПа 835-932 Стрела прогиба,мм 3,7-4,1 Фрикционная стойкость при нагреведо 1100 фС, цикл. 1100-1300 Окалиностойкость,мг/мч 4,0-6,0 Термическая стойкость при нагреведо 900 С, цикл. 74-82 Данный чугун имеет недостаточ"ные термическуюи окалиностойкость.Цель изобретения - повышение окалиностойкости и термической стойкости,Поставлейная цель достигаетсятем, что чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, алюминий, медь,титан, кальций, редкоземельные элементы, бор, азот и железо, дополнительно содержит ванадий и фосфор приследующем соотношении компонентов,мас.Ъ:углерод 2,5-4,1 0,8-2,60,2-1,00,01-1,20 0,01-1,00 0,03-0,20 0,01-0,10 Редкоземельныеэлементы Вор АзотВанадийФосфорЖелезо В сравнении с известным чугуном в предложенный чугун дополнительно введены ванадий и фосфор.При содержании в чугуне 0,1- 0,5 мас.Ъ ванадия повышаются термическая стойкость, окалиностойкость и фрикционные свойства. Нижний предел содержания ванадия может быть рекомендован для тонкостенного литья При концентрации его менее 0,1 мас.Ф влияние на свойства проявляется неэ" начительно, а при увеличении конКремнийМарганецАлюминийМедьТитанКальций 0,01-0,100,01-0,09 0,06-0,18 0,1-0,5 0,2-1,0Остальное,7 0,5 арган 0 Фосфор 7 О 0 Алюмини центрации более 0,5 мас.% снижаются стрела прогиба, жидкотекучесть чугуна и удлиняется процесс плавки. Верхний предел содержания ванадия (0,5 мас.В) используют для толстостенных отливок5При совместном введении ванадия с фосфором 0,2-1,0 мас,Ъ уменьшается охрупчивающее влияние Фосфора и фосфндной эвтектнки, очищаются границы зерен, в результате чего повы шаются стрела прогиба, динамическая прочность и термическая стойкость. Фосфор введен как эффективный легиру. ющий компонент, обеспечивающий повышенную жидкотекучесть расплаву и 15 чугуну в отливках, высокие фрнкционйые свойства. Его количество принято от концентрации 0,2 мас.Ъ), обеспечивающей чугуну в отливках необходимые коэффициент трения и дру гие фрикционные свойства до концентрации (1,0 мас.В), выше которой снижаются стрела прогиба и пластические свойстваБолее высокое содер. жанне Фосфора может быть рекомендо- . 25 вано для тонкостенного литья.Высокая стрела прогиба и пластические свойства предложенного чугуна обеспечиваются за счет измельчения карбидной составляющей структуры присутствия мелких карбонитридов ванадия и других нитридообразующих элементов вместо относительно крупных карбидов хрома, которые преобладают в известном ч г не. у, у35Введение в серый высокофосфористыА чугун бора в количестве 0,01- 0,09 мас.В обеспечивает упрочнение металлической основы, повышение окалиностойкости и прочностных свойств. 40 При введении его в высокофосфористый чугун в количестве менее 0,01 мас.% изменение свойств незначительны, а при увеличении его кон-., центрации более 0,09 мас.% увеличива 45 ется отбел отливок, снижается динамическая прочность. Азот в количестве 0,06-0,18 масХвведен в серый высокофосфористыйчугун как эффективный легирующийкомпонент, обеспечивающий повышение фрикционной стойкости и окалиностойкости благодаря образованию карбонитридов, стойких при повышенныхтемпературах. Его содержание принятоот концентрации 0,06 мас.Ъ, когданачинает сказываться его влияние нафрикционную стойкость чугуна, и ограничено содержанием 0,18 мас.В,так как повышение его концентрациивыше снижает прочность отливок и усложняет технологический процесс выплавки, в частности легирование рас-.плава.Выплавку чугуна различных составов производят в индукционныхэлектрических печах с кислой футеровкой. Заливку металла осуществляют воболочковые литейные Формы для получения образцов технологических проби отливок,Способ выплавки чугуна включаетвыпуск расплава в ковш, легированиеазотом при введении цианамида кальция,которыйвводят в ковш на слой синтетического шлака и азотированными ферросплавами, температура расплава прилегнровании 1450-1490 ОС. Редкоземельные металлы вводят перед разливкой чугуна при 1420-1450 С, азаливку литейных форм - при 13501380 С. Усвоение бора и ванадия, вводимых в виде Ферросплавов в ковш прилегировании расплава, соответственно составляет 87 и 92,В табл. 1 приведены составы исследованных чугунов, а в таблице 2их механические свойства, термическая стойкость и окалиностойкость,Как видно из табл. 2, величйныокалиностойкости и термической стой.кости превышают те же величины у известного чугунаЭкономический эффект ат внедренияизобретения составляет 11-16 руб. на1 т годного литья.Таблица 1е таеее йвевевтетевае Компоненты 0,5 1,0 0,01 0,3 Медь: Титан 0,1 0,2 0,03 Ою 05 Кальций 0,05 0,01 0,03 0,01 0,03 Ою 05 Оф 09 0,01 Ою 07 0,1 0,37 0,5 Ванадий 0,13 0,18 0,10 Оф 06 Азот Остальное Железо Остальное Таблица 2 Показатели Свойства чугуна Предел прочности при растяжении, МПа 320 332 380 Стрела прогиба, мм 12 ю 2 10 ю 2 10 к 6 10,4 Фрикционная стойкость принагреве до 1100 С, цикл. 1706 1844 1970 2200 Окалиностойкость, мг/мч 2 ф 6 2 юО 1,2 0,9 Термнческая стойкость принагреве до 9000 С, цикл 1020 1280 1340 1650 Составитель Н,Косторной .Редактор Т.Веселова ф Техред, С.Яегеза Корректор Л.Пилипенко Заказ 1262/26 Тираж 603 Подпи сное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва; Ж, Раушская наб., д. 4/5.Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул.Проектная,4 РедкоземельныезлементыБор теве аеаеетеаааеттеетша еве етш шшеааешеешшевтшпетте еаш одержание, мас. %, в предложенном чугунеГ 1 0,05 0,31