Чугун

СООЭ СООЕТСННХсавмвшвкнниРЕСПУБЛИК 09) 01) За) С 22 С 37/1 О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРпо и ВАМ Ива%ШВУ и ЮЮыЮ ЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛЬСТВУ ПИС 4 фАВТОРСКОМУ 3619651/2211,07,8323.11,84.М.И.КарпенГомельский целью повышения корроэионной с ьно содержит ма тношении комнон тем, чт кос износосде, онпри следтов, ма Бюл. В 43кополитехничес ополнителУющем соХ Ф и 196(088.8) рское свидеС 22 С 37 кое свиДете 3506093,кл.С ельство СССР06, 1973.ьство СССР22 С 37/10,(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, молибден, алюминий, титан, редкоземельные металлы, азот и железо, о т л и ч а ю ш и й ные1125281 0,01-0,08 0,03-0, 07 Остальное 1Изобретение относится к области металлургии, в частности к.изысканию чугунов, работающих в условиях абразивного износа и воздействия коррозионной среды, применяемых для изготовления гильз цилиндров автотракторных двигателей.Известен износостойкий чугун и следующего химического состава, мас. %; МарганецМолибденАлюминийТитанАзотРедкоземельныеметаллыМагнийЖелезо 32,7-5,70,5-0,91,3-3,20,18-0,750,08-0,24Относительная износостойкость известного чугуна 2,05. В условиях воздействия коррозионных сред средний износ при трении достигает 0,75-0,82 мм(ч.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2 следующего химического состава, мас, %:Углерод 2,5-4,1Кремний 0,8-2,6МарганецФосфор 0,2-1,0Алюминий 0,01-1,2Медь 0,01-1,0Титан 0,03-0,2Кальций 0,01-0, 1Редкоземельные элемен 0,01-0,1 0,1-0,9 0,1-0,5 0,01-0,05 Остальное.тыМолибденНиобийАзотЖелезо Указанный чугун обладает низкой иэносостойкостью при трении в корроэионной среде.Цель изобретения - повышение иэносостойкости в коррозионной среде,2,2-3,2 1,6-2,6 Углерод Кремний Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марга" нец, молибден, алюминий, титан, редкоземельные металлы, азот и железо, дополнительно содержат магний при следующем соотношении компонентов, мас. %: В качестве технологических примесей чугун может содержать фосфордо 0,08 и никель до 0,3 мас.%.Предложенный износостойкий чугун15 в литом состоянии и после нормальзации обладает следующими механическими свойствами: период прочности при изгибе в литом состоянии 795975 МПа, а после нормализации 130020 1520 %1 а, средний износ при трениив коррозионной среде 0,08-0,22 мм(ч,коэффициент относитепьно износостойкости при испытании на ударно-абразивное изнашивание (по ГОСТ 23,207"79)25 9,7-12,6 (эталон сталь 45 Л), и ударная вязкость после нормализации0,8-1 2 МД (м 2Повышение износостойкости при.трении в коррозионной среде в предложенном чугуне достигается за счетповышения концентрации марганца до2,7-5,7 и алюминия до 1,3-3,2 мас.%.При меньших концентрациях марганца и алюминия существенного повыше-ния износостойкости в коррозионнойсреде не достигается, а повышениеих содержания более 5,7 и 3,2 мас.%вызывает снижение ударной вязкостипри этом в чугунах с содержаниемболее 3,2 мас.% алюминия отмечаетсяповышенное содержание по границамзерен неметаллических включений, чтоснижает пластические свойства и износостойкость.45 Для достижения цели изобретенияв чугун дополнительно введен магнийв количестве 0,03-0,07 мас.%, упрочняющий металлическую основу и способствующий .повышению износостойкос 50 ти чугуна в коррозионных средах. При .его содержании до 0,03 мас.% его модифицирующий эффект проявляется недостаточно, а при концентрации более0,07 мас.% усиливается отбел и сни 55 жаются пластические свойства, чтоприводит к снижению эксплуатационной стойкости при ударно-абразив"ном износе,25281 Т а блица 1 Химический состав чугуна в отливках, мас, 7 Компоненты Предложенный Известный 3,02,2 2,6 3,2 2,2 3,2. 2,8 УглеродКремнийИарганец 1,6 2,1 2,6 2,0 1,6 2,6 0,5 2,7 4,5 5,7 2,7 4,0 3,6 3Титан введен в иэносостойкий чу-" гун для повышения износостойкойти в корроэионной среде и микротвердости металлической основы. При со" держании менее 0,18 мас.Х титана в чугуне он преимущественно связан в карбонитриды и микротвердость матрицы существенно не меняется.При концентрации титана более 0,75 мас,У. снижается динамическая прочность чугуна.Введение азота обусловлено тем, что он образует с титаном, алюминием и углеродом комплексные карбонитриды, измельчающне структуру и повышающие износостойкость чугуна. При введении в известный чугун азота менее 0,08 мас.Е существенного влияний на измельчение структуры и повышение износостойкости не происходит, а при повышении концентрации азота более 0,24 мас. 7 снижается величина прогиба и пластические свойства чугуна в отливках, При этом удлиняется процесс внепечной обработки расплавленного металла и снижаются его литейные свойства, увеличивается количество,карбонитридов, расположенных по границам зерен.Иттрий введен в чугун как эффективная модифицирующая добавка, способствующая измельчению структуры,очистке границ литого зерна и новы шению износостойкости в коррозионной среде. При концентрации иттрия менее 0,01 мас.% его модифицирующий эффект незначительный, а нри повышении концентрации более 0,08 мас.Ж, увеличивается его угар и безвозвратные потери.В. табл.1 приведены составы из вестного и предложенного чугунов,Плавки проводили в открытых индукционных печах, Температура рас"плава перед выпуском иэ индукционной печи 1630-1680 К, а температура чугуна после модифицирования составляла 1570-1610 К. Для модифицирования использовали комплексную лигатуру на основе кремния (5557 мас.й) и металлический иттрий,которые вводили после микролегирования расплава азотом и титаном, ко О торое производилось с использованием цианамида кальция, азотированного марганца и азотированного ферротитана, содержащего 3,1 мас,Х азота. Заливку чугунов опытных плавокдля получения отливок, технологических проб и 30 мм образцов производили в сухие формы, изготовленные сиспользованием жидкого стекла.Свойства чугунов определяли в литом состоянии и после нормализациис 930-950 С (продолжительность вьюдержки 4 ч), Средний износ чугунов.- при трении в коррозионной средеотходящих газов с 750-850 С. Свойстова известного и предложенногосоставов чугуна приведены в табл.2.Предлагаемый иэносостойкий чус.Лгун обладает более высокой износостойкостью в коррозиоиноч среде,чем известный.1 Использование предложенного иэносостойкого чугуна для отливок гильзавтотракторных двигателей позволяетповысить их,коррозионную стойкостьи получить экономию 18-36 руб. на1 т годного литья. Более высокий уровень механическьх свойств позволяет повысить надежность и долговечность автотракторных отливок ответственного назначения, работающих,в условиях абразивного износа и воздействия коррозионных сред с температурой до 850 С.1125281 Продолжение табл. Компоненты Предложенный Известный 0,7 06 03 05 07 09 05 Молибден 1,5 0,4 1,3 2,1 3,2 1,3 1,70,04 - 0,03 0,05 0,07 0,03 0,05 Алюминий Магний 0,4 Медь О 05 О 18 О 45 О 75 0 15 О 78 Титан 0,25 0,02 0,08 0,16 0,24 0,07 Азот 0,03 0,01 0,05 0,08 0,09 0,008 0,08 0,08 0,03 0,4 Фосфор 0,21 017 030 007 Никель ОсОстальное ОсОсОсОсталь" ОсЖелезо тальтальное таль- таль- тальное ное ное ное ное 0,03 Ниобий 0,03 Кальций Таблица 2 Известный чугун Предложенный чугун Показатели Предел прочности приизгибе, ИПа: 581 560795 980 975 782 792 в литом состоянии 1060 630 1300 1408 1520 1240 1384"после нормализацииСредний износ при трении в коррозионной среде, мм/ч 0,62 Коэффициент относитель 1гной износостойкости э,4 Ударная вязкость посленормализации, МДж/и 0,5 1,0 0,7 0,8 О,2 0,8 1,2 Термическая стойкость при нагреве до 900 бС,циклов 670 Редкозе-.мельныеметаллы Химический состав чугуна в отливках, мас, М 1 051 022 014 008 028 016 5,8 9,7 10,8 12,6 8,2 11,0 885 1230 1420 1570 970 1380