Высокопрочный чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 80 м 115436 4(1) С 22 С 37/ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ остойкости изно 0 С, и н тнош он дополнитель триды циркония нии компонен - 3,8 2,3- 0,8- 0,9- 0,5- 0,08- 0,073 1 0,3 О,2 0,1 0,02 0,01 0,0 0,02 0,1 0,05 0,1 0,03 0,07- 0,32 - 0,20 - 0,07 - 0,350,12 льное Нитридь Железо кония 0 ОсГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН Белорусской ССР(56) 1. Высококачественные чугуныдля отливок. Под ред. Н,Н. Александрова. М., "Машиностроение", 1982,с. 165,2, Авторское свидетельство СССРВ 924146, кл. С 22 С 37/10, 1982.(54)(57) ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец,никель, хром, медь, кальций, магний,редкоземельные металлы, молибден,ванадий, алюминий, олово и железо,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения задироустойчивости и фрикционнойпри нагреве до 6но содержит титапри следующем сотов, мас.Х:УглеродКремнийМарганецНикельХромМедьКальцийМагнийРедкоземельныэлементыМолибденВанадийАлюминийОловоТитанИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для отливок, работающих в условиях сухого трения.Известен высокопрочный чугун Я , содержащий, мас,7:Углерод 3,5 - 3,8Кремний 2,0 - 2,8Марганец 55Фосфор 0,05 - 0,06Сера 0,004 - 0,006Магний 0,03Железо ОстальноеУкаэанный чугун обладает низкой задироустойчивостью и недостаточной фрикционной износостойкостью.Наиболее близким по технической ,сущности и достигаемому эффекту к предлагаемому является чугун, содержащий, мас. ,:Углерод 3,3 - 3,8Кремний 1,3 - 2,5Марганец 0,5 - 1.,0Никель 0,6- 1,2Хром О, - 0,3Медь 0,3 - 1,2Кальций 0,01 - 0,08Магний 0,01-0,035Редкоземельныеметаллы 0,0 - 0,1Алюминий 0,05 в ,0,4Молибден 0,1- 0,3Ванадий 0,08 - 0,5Олово 0,04 - 0,12Железо ОстальноеВ качестве примесей чугун может содержать Фосфор до 0,18 и серу до 0,03 мас.121. Однако известный чугун характеризуется низкой фрикционной износостойкостью при нагреве поверхностей при трении до 600 С, недостаточной сопротивляемостью задиру присухом трении и низкой микротвердостьюматрицы при 600 С,Цель изобретения - повышение задироустойчивости и Фрикционной износостойкости при нагреве до 600"С.Поставленная цель достигаетсятем, что высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец,никель, хром, медь, кальций, магний,редкоземельные металлы, молибден,ванадий, алюминий, олово и железо,дополнительно содержит титан и нитриды циркония при следующем соотношении компонентов, мас,%:3,3 - 3,8 1,5 - 2,3 0,3 - 0,8 0,2 - 0,9 0,1 - 0,5 0,1 - 1,1 0,02 - 0,08 0,01 - 0,07 УглеродКремнийМарганецНикель5 ХромМедьКальцийМагнийРедкоземельныеметаллы 0,02 - 0,08Молибден О, - 0,9Ванадии 0,05 - 0,32Алюминий 0,1 - 0,2Олово О, 03 - 0,0715 Титан 0,07 - 0,35Нитриды циркония, 0,03 - 0,12Железо ОстальноеВ качестве примесей чугун можетсодержать до 0,03 серы и до 0,2 мас.я,20 Фосфора,Выбор граничных пределов компонентов - титана и нитридов цирконияобусловлен следующим.При содержании 0,07 мас.7. титана25 наблюдается повьшение фрикционнойизносостойкости и микротвердостиотливок при 600 С. Лальнейшее увеличение концентрации титана до0,35 мас./ повышает Фрикционнуютеплостойкость, но при концентрацииболее 0,35 мас.7 отмечается снижениепластических свойств чугуна.Нитриды циркония при концентрации0,03 - О,2 мас. - эффективные моди 35фицирующие структуру чугуна добавки,улучшающие сопротивляемость литыхизделий задиру. При концентрации до0,03 мас, . сопротивляемость задирунедостаточна, а при увеличении содер 40 жания нитридов циркония более0,12 мас.% снижается ударная вязкостьчугуна в отливках.Чугун выплавляют в открытых индукционных печах с использованием ли 45 тейных и предельных чугунов, стального и чугунного лома, ферромолибдена, феррохрома, Феррованадия, другихкомплексных сплавов и лигатур. Перегрев металла перед рафинированиемсоставляет 1520-1540 С. Для рафинирования используют кальцинированнуюсоду. Заливку чугуна в автоклав илираздаточный ковш производят при1500 С, а разливка его в сухие песчаные или подогретые металлическиеформы - .при 1390-1430 С. Титан вводят в раздаточный ковш (автоклав)в виде никель-титан-магниевой лига1154366 1 О Т а блицаКомпоненты известном предлагаемом Углерод Кремний 3,4 3 ф 4 3,3 3,8 3,3 3,8 1,6 1,5 2 ф 3 1,5 1,9 2,3 1,9 0,9 0,6 Марганец.ХромНикель 0,3 0,5 0,8 0,3 0,5 0,3 0,1 0,5 0,3 0,1 0,5 0,3 1,0 0,2 0,6 0,3 0,9 0,2 0,3 0,1 АлюминийМедь 0,2 0,1 0,14 0,2 0,2 0,14 0,2 0,4 0,9 0,1 0,7 0,1 Кальций 0,02 0,05 0,02О 12 О 13 О 1 0,05 0,08 0,02 0,05 ФосфорМолибден 0,1 0,18 0,2 0,1 0,1 0,2 0,1 0,2 0,05 0,05 0,08 0,02 0,02 0,03 0,01 0,04 О, 12 0,03 0,08 0,04 Магний 0,07 0,05 0,02 0,03 ОловоВанадий 0,06 0,07 0,06 0,05 0,21 0,12 0,25 0,05 0,21 0,32 0,05 0,03 0,01 0,01 0,03 0,02 0,01 СераТитан 0,03 0,07 0,23 0,04 0,35 0,39 туры, содержащей, мас.7,: титан 17-32,магний 4,9-10, а порошки нитридовциркония - в процессе графитизирующего модифицирования совместно сизмельченным электропечным ферросилицием. Угар нитрццов циркония непревышает 3,7-7,27 В качестве РЗМсодержащего сплава используют цериевый мишметалл МЦпо ТУ Гиредмета 48-4-280-73,П р и м е р, Проводят смесь опытных плавок высокопрочных чугуновв индукционных печах известного ипредлагаемого химических составов,Технологические пробы, образцы и износостойкие отливки получают заливкой модифицированных расплавов всухие песчаные формы.В табл.приведены составы известных и предлагаемых чугунов; 20 в табл. 2 - механические свойства высокопрочных чугунов,Как видно из табл, 2, предлагаемый чугун имеет более высокие показатели фрикциопной износостойкости и сопротивляемости задиру.Применение предлагаемого чугуна позволит повысить надежность и долговечность деталей узлов сухого тре - ния, работающих при температурах до 600 С,Сопоставительный анализ затрат на производство отливок и эксплуатационной стойкости при Жрикционном износе с повышенными температурами показывает, что при использовании предлагаемого чугуна достигается экономия 28,5 - 72 руб. на 1 т годных литых заготовок.154366 Продолжение табл.1 Содержание, мас, 7, в чугуне известном Компоненты предлагаемом Нитридыциркония 0,14 Железо Т а б л и ц а 2 Показатели для чугуна Свойства известного предлагаемого 557 660 772 835 272 Твердость, НВ 248 287 267 246 162 150 126 270 234 Сопротивлениезадиру, МПа 21,2 21,6 32,4 4,5 48,6 22,2 38,0 Микротвердостьпри 600 С, Н 320 4100 4360 4520 4455 4590 4120 Относительная трещиностой 0,86 0,89 0,97 0,94 0,91 0,90 кость 0,87 Составитель Н. Косторной.Редактор Н. Гунько Техред Т.Маточка КорректорО, Луговая Заказ 2638/26 Тираж 583ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подгисное филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Предел прочности прирастяжении,МПа Фрикционная износостойкость при 600 С,мг/ мгс 003 007 012 001 Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Осталь- Остальное ное ное ное ное ное ное 580 762 785 253 265 278