Чугун

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ О 9 61 80 рффи С 22 С 37/00- (71) Белорусский ордена ТрудовогоКрасного Знамени политехнический институт,(56) 1. Авторское свидетельство СССРВ 589277, кл. С 22 С 37/00, 1978,2. Авторское свидетельство СССРУ 981426, кл. С 22 С 37/00, 1981, лерод либд адироии егости,мпонен 3,0-3,4 1,6-2,2 ,005-0,04 0,05-0,1 О 1-0,4 О, 05-0, 14 стальное,езо(54)(57) ЧУГУН, содержащийкремний, марганец, сурьму,и железо, о т л и ч а ю щ итем, что, с целью повьипениястойкости чугуна при сохрантермостойкости и.износостойон дополнительно содержит впри следующем соотнощении ктов, мас,й:УглеродКремнийМарганец 0СурьмаМолибденВанадий0Изобретение относится к металлургии, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для получения отливок, работающих при переменных температур ных воздействиях в условиях повышенных удельных нагрузок.Известен чугуну содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, азот, церий и железо, при0 следующем соотношении компонентов, мас.7.:УглеродКремнийМарганец15ХромМолибденВанадийАзотЦерий20Железо 1,0"3,5 0,2-0,6 0,2-0,811" 19О, 1-1,0 0,2-0,8 0,05-0,3 005-0,3 Остальное Известный сплав обладает высокимимеханическими и эксплуатационнымисвойствами И .25Однако в условиях циклических температурных воздействий при высокихудельных нагрузках этот сплав имеетнедостаточную трещиноустойчивость,что существенно снижает долговечность З 0цеталей и узлов. Наиболее близким к изобретению но, .технической сущности и достигаемомурезультату является чугун, содержащийкомпоненты в следующем соотношении,МасонеУглерод 3,0-3,4Кремнйй 1,6-2,2Марганец 0,005-0,04,Сурьма . 0,05-0,14Сера 0,08-0,Молибден 0,1-0,4Железо ОстальноеИзвестный чугун. имеет в своем со- б ставе сурьму (0,05-0,143) и молибден (О, 1-0,4 Р, что в сочетании с пони женным содержанием марганца (0,005- 0,043) способствует получению перлитиой металлической матрицы, обеспечивающей удовлетворительную износостойкость Я4Однако известный чугун имеет недо статочную задиростойкость.Целью изобретения является повыше иие задиростойкости чугуна при сохранении его термостойкости и износостойкости на высоком уровне. Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, молибден и железо дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении ингредиентов, мас.У,:Углерод 3,0-3,4 Кремний 1,6-2,2 Марганец 0,005-0,04 Сурьма 0,05-0,1 .Молибден 0,1-0,4 Ванадий 0,05-0,16 Железо Осталнное Примеси Сера менее 0,05Задиростойкость предлагаемого чугуна повышается за счет уменьшенияадгезионного взаимодействия контактируемых поверхностей. Увеличениеванадия свыше 0,147. приводит к образованию дисперсных карбидов ванадия в структуре, что, в свою очередь,отрицательно сказывается на задироустойчивости.Введение в состав сплава ванадия.позволяет также за счет легированияструктурных составляющих чугуна,повышения дисперсности перлита повысить термостойкость и износостойкость материала,Пределы содержания углерода (303,47) и кремния (1,6-2,27) выбраныисходя из получения перлитной и металлической матрицы. Содержание серыв целях повышения термостойкостиограничено 0,057. Нижний предел содержания сурьмы (0,057), ванадия(0,053) и молибдена (О, 1 Е) связанс повышением механических свойствчугуна при минимальной степени легирования металлической основы, Верхнийпредел (ЗЬ = 0,1 Х и 7 сс 0,147) связанс образованием карбидных фаз, значительно понижающих термостойкость чугуна. Повышение молибдена более 0,47экономически нецелесообразно. Оптимальный состав сплава содержит, 7:углерод 3,2, кремний 1,9, марганец0,02, сурьма 0,08, молибден 0,24 иванадий 0,12Технология получения предлагаемо-.го сплава заключается в расплавленииметаллизованнох окатышей в электро"дуговой или индукционной печах, науглероживании расплава, введении ферросплавов кремния, ванадия, молибдена,кристаллической сурьмы в необходимыхколичествах.П р и м е р. Чугуны плавят в индукционной печи емкостью 50 кг с кис-.1090747 Химический состав, мас.Е Уровеньсодержания ингредиентов ФСплав С Зь 3,2 1,9 Известный Средний Предлагаемый Нижний 3,0 1,6 3,2 1,9 0,02 Средний Верхний 3,4 2,2 0,04 3,0 1,6 0,005 005 0,1 0,02 0,01 Ниженижнего Вышесреднего 0,4 0,3 0,06 3,4 2,2 0,04 0,1 Таблица 2 Уровеньсодержания инНВ Относительная износостой-. кос ть Пределпрочности,кгс/мм Количество трещинза и циклов,Задиро.стойкостьИПа Сплав 50 100 200 500 гредиентов Известный 23 237 3 24 32 45 1 98 Средний Предлагаемый 25 241 23 256 113 118 НижнийСредний 116 1 16 24 39 1,6 Верхний 25 264 лой футеровкой, Для получения чугуна с низким содержанием марганца используют науглероженные металлизованные окатыши, электродный бой, ферросплавы кремния, молибдена, ванадия 5 и кристаллическую сурьму, Образцы заливают в сухие песчаные формы.Испытания на задир проводят на машине Амстлера, на которой устанавли-. вают специальные рычажные приспособления, Образец прижимают к двум стальным роликам, изготовленным из стали 45. Иомент наступления заедания определяют по удельной нагрузке, при которой резко увеличивается коэффициент трения. Для испытания на термо" стойкость изготавливают кольца из образцов диаметром 30 мм, Испытания на износ проводят в условиях сухого трения скольжения.20Химические составы сплавов представлены в табл. 1, результаты испы" таний - в .табл. 2. Как видно из табл. 2, задиростойкость предлагаемого сплава повышается на 15-203 по сравнению с известным.Введение в сплав ванадия позволяет также повысить термостойкость и износостойкость материала.Структура предлагаемого сплава состоит из перлита высокой дисперсности, равномерно распределенных вклю чений графита длиной 60-180 мк и легированного феррита (не более 2-4 Х),Предлагаемый способ позволяет наиболее эффективно использовать для изготовления отливок, работающих на износ в условиях циклических температурных воздействий, например тор" мозные барабаны большегрузных автомобилей. Ожидаемый экономический эффектот использования чугуна, предлагаемо"го состава составит 50500 руб.Таблица 1 Ип БЬ Ио Ч Ре 0,02 0,9 0,25 - 0,08 Оэ 005 Оэ 05 Оэ 1 Оэ 05 Оэ 01 0,08 0,24 0,12 0,06 0,1 0,4 0,16 0,04 О 19 26 37 1 34 2 15 21 32 1,471090747 Продолжение табл. 2 Количество трещинза циклов НВ 0 плав 50 100 200 500 кость,ИПа кость Ниженижнего 21 229 2 24 32 46 0,96 106 Вышеверхнего 23 256 2 21 33 48 113Заказ 3018/24 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Иосква, Ж, Раушская наб д. 4/5