Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 22 С 3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Б 1 Г,. ках ре по Трудовогохнический из вод с тво р ьство ССС твенно дл оде крем Ф ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН(71) Белорусский ордеКрасного Знамени полиинститут(56) 1. "Литейное пр1982, В 4, с. 352, Авторское свидепо заявке В 3233589/Окл, С 22 С 37/10, 198(54)(57) ЧУГУН, преимотливок, содержащий у марганец, ванадий, сурьму и железо о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повыщения.предела прочности при растяжении, износостойкости и стабилизация твердости в отливках с толщиной стенок 20-"60 мм, он до нительно содержит молибден и медь при следующем соотноаении компонентов масейеУглерод 3,0-3,4 Кремний 1,6-2,2Марганец 0,01-0,04 Ванадий 0,15-0,35 Сурьма 0,08- 0,12 Молибден О, 1-0,4 Медь Оэ 8-1,2 Железо ОстальноеИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих при значительных нагрузках и в усло" виях трения-скольжения.5Известен чугун 1, содержащий, мас.Х:УглеродКремнийМарганецНикельМолибденХромСераФосФор 10 Однако укаэанный чугун имеет низкую прочность и износостойкость в зависимости от толщины сечений отливок.Наиболее близкии к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2, содержащий, мас.Х:Углерод 3,0-3,4 Кремний 1.6-2.2 Марганец 0,005-0,04 Ванадий О, 15-0,45 Сурьма 0,15-0,25 Железо Остальное ЗОИзвестный чугун имеет в своемсоставе комплекс элементов (кремний,сурьму, ванадий, марганец), стабилизирующих и легирующих карбидную Фазусплава, что обеспечивает достаточновысокие механические свойства мате- . 35риала.Однако использование известногосплава для производства отливок сперенадои толщин стенок от 20 до 60 имприводит к получению различной струк.4 Отуры и, как следствие, к значительнымперепадам прочности и износостойкости по сечению детали.Целью изобретения является ионышение предела прочности при растяже 45нии, иэносостойкости и стабилизациитвердости в отливках с толщиной стенок 20-60 им,Указанная цель достигается теи,что чугун преимущественно для отли 50вок, содержащий углерод, кремний,марганец, ванадий, сурьму и железодополнительно содержит молибден и медьпри следующем соотношении коипонентов, мас.Х: 5Углерод 3,0-3,4Кремний 1,6-2,2Марганец 0,01-0,04 .ВанадийСурьмаМолибденМедьЖелезо 0,15-0,35 0,08-0,120,1-0,4 0,8-1,2 Остальное Ввод в состав сплава меди и молибдена способствует затвердеванию чугуна по метастабильной системе в период эвтектоидного превращения, стабилизирует структуру, уменьшает вли" яние температурных факторовна процесс кристаллизации и дополнительно легируют металлическую основу, способствует повышению прочности и износостойкости материала.П р и м е р. Для изучения структуры и свойств предлагаемого материала выплавляют чугуны трех составов, содержащих основные компоненты на трех уровнях: низком, среднем и высоком, а также известный сплав со средним уровнем содержания ингредиентовХимические составы чугунов представлены в табл. 1.Чугун выплавляют в индукционной печи, используя ниэкомарганцовистую шихту: металлизованные окатыши, ферросплавы ванадия, молибдена, кремния, электролитическую медь и кристаллическую сурьму. Для испытания на ме ханические свойства и износостойкость отливают образцы в сухую песчаную Форму диаметром 30 мм. Изучение Фазового состава и твердости материала приводят на специально изготовленной ступенчатой плите толщиной 20, 40 и 60 мм. Замеры твердости осуществляют на пробе разрезанной пополам по схеме, показанной на чертеже.Испытания на износ проводят на машине трения типа МТМ при нагрузке 12 кг/см и скорости скольжения 1,2 и/с. Результаты испытаний представлены в табл, 2.Как видно из табл, 2 предлагаемый чугун обладает повышенной износостойкостью и иеханическиии свойствами, а также более равномерной твердостью в сечениях различной толщины. В центральной части отливки известного сплава при толщине стенки 40 и 60 мм образуется 10-153 и 45-553 феррита соответственно. В сплаве предлагаемого состава структура полностью перлитняя, независимо от толщины образца, Дисперсность перлита в известном спла1090750 ве находится в интервале 0,5-2,0 мкм в зависимости от толщины пробы.В сплаве предлагаемого состава в интервале 0,7-1,2 мкм во всем исследованном объеме ступенчатой пробы.Пределы содержания компонентов установлены исходя из получения благоприятного сочетания свойств и структуры чугуна, Нижние пределы содержания углерода (З,ОХ) и кремния (1,6 Х) вызваны необходимостью получения металлической матрицы без ледебуритных включений, верхний (С " 3,4 Х, Яд - 2,23) ограничен получением перлитной матрицы с количеством феррита не более 2 Х, Нижний предел содержания сурьмы (0,083) гарантирует получение перлитной основы чугуна, верхний (0,123) связан с получением структуры без эвтектического цементита. Содержание ванадия (0,15-0,353), меди (0,8"1,2 Ж) и молибдена (0,1-0,4 Х) выбирается из условий стабилизации структуры в се" чениях отливки различной толщины и максимального упрочнения металлической основы. Таблица 1 Содержание компонентов, мас.й Уровень содержа" ния ин- гредиен- тов Чугун Ио Си Ре 4 Юю е еееиеаав,4 1 Таблица 2 носительая износо- ойкость рдосИПа Уровен содерж гун ин гредитов 92 20 05 21 211 280,9 редний 22 8 рхний звестный Средний250 редлага- Нижний 270 Оптимальный состав сплава содер- ,жит, Х: углерод 3,2, кремний 2,0, марганец 0,02, ванадий 0,25, медь 1,О, сурьма 0,1, молибден 0,25.Технология получения чугуна состоит.из расплавления высокоуглеродистых ,металлизованных окатышей ввода в расплав ферросплавов кремния (753 8), молибдена (453 Мо), ванадия (45 Ж Ч). Электролитическая медь и сурьма вводятся в ковй перед заливкой чугуна, Величина добавок рассчитывается исхоУдя из среднего уровня усвоения кремния, меди и сурьмы на уровне 85-953, ванадия и молибдена на уровне 70-80%. Предлагаемый состав чугуна наиболее эффективно использовать для изготовления отливок, работающих в условиях износа и больаих нагрузок, например тормозные барабаны больщегрузных автомобилей. Экономический эффект от внедренияизобретения составит 120 тыс. руб..в год. Твердость в различных сечениях отливки при толщине стенки, НВе1090750 Продолжение табл. 2 Твердость в различных сеченияхотливки при толщине стенки, НВ Чугун гредиентов Известный Средний Предлагаемый Средний Верхний Составитель Н, Касторной Редактор В. Иванова Техред Т,Маточка Корректор А. ТяскоЗаказ 3018/24 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Хосква, Ж, Раувская наб., д. 4/5