Ковкий чугун

А 11 114 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 22 С 37 10 ПИСАНИЕэ ю ММЙ ЕЛЬСТ К АВТОР чаюжелеэо,тем, чтвлениянэносос алюминий ищийся т повьппесохране. термо- ераит ирукости вич од но он дополнпри след, мас.Х: тельноующем со осско и н р- 196(088. 8)кий чугун. ГОСТ 1215 ское свидетельство СС кл С 22 С 37/08, 1982.(56) 1. Ков2. АвторУ 916576,ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 9/22-028385. Бюл. В 19рпенко, Е.И.МарМ.В.Жельнисвское отделениео института АН ВКИй ЧУГУН, содерж емний, марганец, в БРЕТЕНИ ния сопрот нии уровня стойкости, аэот и бор компонентоУглерод Кремний Маргане 2,2-2,9 0,8-1,5 0,3-0,7 0,03-0,5 0,012-0,03 0,02-0, 18 0,002-0,02 ОстальноеИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов ковкого чугуна для отливок, работающих в условиях трения и переменных температур,Известен ковкий чугун следующегохимического состава, мас.%:Углерод 2,5-2,9Кремний 0,8-1,2Марганец 0,3-0,6.Алюминий 0,02-0,025Железо ОстальноеВ качестве примесей чугун содержит серу до О, 18%, фосфор до О, 18%и хром не более 0,08%Однако этот чугун имеет недостаточные сопротивление задиру, износостойкость и термостойкость.Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является ковкий чугун, содержащий, мас.%:Углерод 2,5-2,9 Кремний 0,8-1,2 Марганец ОфЗ-Офб Алюминий 0,020-0,025Ванадий 0,032-0,574Железо ОстальноеВ качестве технологических примегсей ковкий чугун может содержатьне более 0,18% серы, не более 0,18% фосфора и не более 0,08% хрома 121,Однако известный чугун имеет не 1 О 25 достаточную сопротивляемость задиру,а также не сохраняет уровень износостойкости и термостойкости при трении в среде, загрязненной абразивом,при переменных температурах.Цель изобретения - повьппение сопротивления задиру при сохранении уровня износостойкости и термостойкости.Указанная цель достигается тем, что ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий,алюминий и железо, дополнительно содержит азот и бор при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Углерод 2,2-2,9 Кремний О, 8-1,5Марганец 0,3-0,7Ванадий 0,03-0,5Алюминий 0,012"0,03 Азот 0,02-0,18Бор 0,002-0,02 Железо Остальное Микролегирование чугуна азотом в количестве 0,02-0, 18 мас.% упрочняет перлит, повышает его стабильность и в результате увеличивается со-. противляемость чугуна задиру и снижается износ при сухом трении, При содержании азота менее 0,02 мас.% прочность перлита недостаточна и не достигается существенного повышения сопротивляемости чугуна задиру. Увеличение концентрации азота более О, 18 мас.% повьппает содержание карбо, нитридов по границам зерен, укрупняется структура, что приводит к снижению сопротивляемости чугуна задиру, увеличению износа при сухом тре" нии и, снижению пластических свойств чугуна.Бор при содержании 0,002,-0, 02 мас:Й измельчает матрицу, повьппает твердость литого металла и стабильность структуры при трении с высокими удельными нагрузками, что способствует повьппению сопротивляемости чугуна задиру, При содержании его до 0,002 мас.% твердость матрицы и сопротивляемость задиру недостаточны, При концентрации бора более 0,02 мас.% снижается пластичность металла, увеличивается количество боридов по границам зерен литого металла, их коагуляция, выкрашивание чугуна при трении и в результате снижается сопротивляемость задиру и растет износ при трении.Предложенный ковкий чугун может быть выплавлен дуплекс-процессомФвагранка - электрическая печь. Выпуск расплава доэвтектического соста .ва производят из вагранки при т 1670-14 О К и перегревают в электропечи до 1750-1780 К.П р и м е р . Опытные плавки проведены дуплекс-процессом вагранка - дуговая электропечь. В качестве шихты используют литейные и передельные чугуны, возврат производства прессоного цеха и литейного цеха ковкого чугуна.Температура чугуна при выпуске из ватранки составляет 1700 К. Микролегирование феррованадием и модифицирование ферробором производят в литейных ковшах. Отливки и образцы для механических испытаний отливают в сырые формы. Графитизирующий отжиг производится в конвейерных элект" ропечах сопротивления: первая стадия - при 1200- 1250 К а вторая стадия отжига - при 1000-1030 К.57114 з 11В табл. 1 приведены химические составы исследованных ковких чугунов в табл, 2 - механические свойства и термическая стойкость при термоциклировании в интервале температур 300-1120 К.Интенсивность изнашивания определяют на образцах-пластинах ЗОх 40 мм с шероховатостью поверхности не ниже 7-го класса по методике (ГОСТ 2789- 73), соответствующей ГОСТУ 23,208-79. Временное сопротивление при растяжении определяют на стандартных 16-миллиметровых образцах.Таким образом, введение в состав известного чугуна бора и азота в заТаблица Содержание, мас,1 .1 1. Т Чугун Ях Ип 7 А 1 0,2 2,7 Известный 0,02 0,5 1, 12 Предложенный 1 2,2 0,012 0,03 0,3 1,5 0,016 0,21 0,5 2,7 1,2 2,9 0,50 0,8 0,030 0,020 0,7 0,6 2,7 1 в 2 0,300,03 0,012 2,2 0,3 1,5 2,2 1,5 0,03 О, 012 0,012 0,012 0,3 2,2 0,05 2,2 О, 05. 0,3 0,2 О,01 О, 01 0,6 10 3,0 1,7. 0,04 0,60 0,8 Продолжение табл. 1 Содержание, мас.Х 0,15 8 стально 0,11 6;0 0,12 0,0 ИзвестныйПредложенный1 0,002 0 022 0,0" 0,12 данных соотношениях обеспечивает получение в отливках комплекса новых свойств, сочетающих в себе высокие значения сопротивления задиру, изно состойкости и термической стойкости. Эксплуатационная стойкость предложенного ковкого чугуна в условиях трения и переменных температур в 1,32 10 .1,44 раза выше, чем известного ковкого чугуна. Зкономический эффект от внедрения предложенного ковкого чугуна состав 15 ляет 1,4,5 - 76 руб. на тонну годного литья,1157114 Продолжение табл. 1 Содержание, мас.Х. чугун Я И Р. Сп 3 002: 018 018 ее 0,15 0,08 0; 15 0., 15 0,08 0,11 5 01002 0,.01 О, 1 0,04 ее 6 0,001 0,02 0,1 0,11 0,04 0,11 0,04 7 0,02 0,020,1 1 Е 0,11 0,04 0:,11 0,04 8 0,03 0,0.18 0,1 9 0,001 0,01 0,1 0,18 0,015 0,08 ее ю э щйФФВиТаблица 2 Показатели звестный Предложенный17 Т Предел при ра рочностияжении, МН/ 565 24 4 Твердость, НВ Термостойкостьециклов 760 1470 . 1520 148 230 58 76 0 Сопротивленру, МПа м/с 2,б 18,2 32,4 22 0,015 0,012 ОО 144 138 135 Эксплуата стойкость иная 132 г 4 0021 019 10 0,025 020 Относительное удлинение, Х нтенсивность изнаивания, Х Износ при трениив среде, загрязненнойабразивом, мг/гс Средний износ присухом трениимм/1000 м г 3,8 4,0 5 267 250)7 14 Продолжение табл.2 Чугун 5 910 Предел прочностипри растяжении,МН/м 595 618 805 741 630 645 Относительное Удлинение, % 5,3 Твердость, НВ 240 240 249 253 221 222 Термостойкость,циклов 1321 1285 1508 1492 1380 1396 Интенсивность изнашивания, % 88,6 89 67 91 Сопротивление задиру, МПа м/с 2580 2565 2720 2690 2430 2475 Износ при трениив среде, загрязненной абразивом,мг/гс 39 38 0,24 Эксплуатационнаястойкость,% 108 103 Составитель Н,КосторнойРедактор Г,Волкова Техред Т.Фанта Корректор А.Тяско Заказ 3288/26 Тираж 583 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4 Средний износ присухом трениимм/1000 м Предложенный6 7. 1 8 5 ф 1 3,9 3,7 3,5 2 ф 9 30 в 7 295 395, 40 2 0,23 0,18 О, 17 0,27 0,26