Серый чугун

/О 1)4 С 22 ВС 1.(.РР;1-;,. Р НИ к металсерых ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АНИЕ ИЗО А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Изобретение относитсялургии, касается изысканияизносостойких чугунов для работы в условиях высоких нагрузок и интен-сивного изнашивания при полусухомтрении. Целью изобретения являетсяповышение задиростойкости. Предложенный чугун содержит, мас,7,: углерод3,3-4,3; кремний 1,6-2,4; марганецОю 8 1 ф 5 ф медь Ою 18 Оэ 651 цирконийО, 15-0,35; титан О, 12-0,28; кальций0,02-0,06; РЗМ 0003-0,05, карбидыбария О, 12-0,5; цинк 0,002-0.,01, нитриды одного металла из группы, соде 1 жащей хром и ванадий, 0,02-0,3; жег езо остальное. Использование предложенного чугуна позволяет существенноснизить массу литых деталей, повыситьнадежность и долговечность деталейв условиях полусухого трения, повышенных нагрузок и износа, 2 табл.Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серыхизносостойких. чугунов для работы вусловиях высоких нагрузок и интенсивного изнашивания при трении снедостаточной смазкой,Цель изобретения - повышение задиростойкости.Предлагаемый чугун содержит компоненты, мас,%:Углерод 3,3-4,3Кремний 1,6-2,4Марганец 0,8-1, 5Медь О, 18-0, 65Цирконий 0,15-0,35Титан О, 12-0, 28Кальций О,02-0,06РедкоземельныеметаллыКарбиды барияЦинкНитриды одногометалла иэ группы,содержащей хром иванадий 0,02-0,3)Келеэо Остальное 10 0,003-0,05 20 0,12-0,5Оь 002 01 Введение нитридов одного металла из группы, содержащей хром и ванадий,30 способствует измельчению включении графита и повышению задиростойкости и механических свойств. Нижние пределы концентраций. нитридов приняты. от значений, с которых начинает сказываться их влияние на иэносостойко сть и размеры графита в отливках. При увеличении концентрации нитридов хрома или ванадия более 0,3% отмечается снижение ударной вязкости, трещиностойкости и стабильности зади. 40 ростойкости при трении в условиях недостаточной смазки и сухого трения, Дополнительное введение карбидов бария в количестве 0,12-0,5 мас.7 микролегирует и упрочняет металлическую основу, измельчает структуру, уменьшает ее охрупчивание, блокирует дефекты кристаллической структуры, снижает ликвацию, повышает микротвер" 50 дость матрицы и стабильности структуры и механических свойств, что,обеспечивает повышение эадиростойкости и износостойкости, прочности и других механических и служебных свойств в ,отливках, При концентрации карбидов бария до О, 12 мас.7 микролегирующий эффект проявляется слабо, существенного упрочнения металли-ской основы не достигается и эадиростойкость, износостойкость и др. служебныесвойства в отливках низкие. При кон. центрации карбидов бария более0,5 мас,7 снижаются пла=тические свойства, стабильность структуры и механических свойств чугуна в отливках, увеличивается отбел и ликвация, снижаются стабильность свойств и эадиростойкость.Введение цинка в количестве 0,002- 0,01 мас.% повышает твердость, измель. чает структуру, повышает трещиностойкость и износостойкость матрицы, микротвердость матрицы, ее стабильность в отливках, что обеспечивает снижение износа и повышение задиростойкости, стабильности механических свойств. Содержание цинка принято от концентрации (0,002 мас.%), с кото" рого отмечается повышение твердости, эадиростойкости и износостойкости в отливках, и ограничено концентрацией 0,01 мас.7., выше которого отмечается отбел, снижение динамической прочности и стабильности структуры, задиростойкости и др, свойств чугуна.Содержание основных компонентов .(углерод 3,3-4,3 мас.%, кремний 1,6- 2,4 мас.7. и марганец 0,8-1,5 мас.%) определено исходя из практики производства серых иэносостойких чугунов для износостойких литых деталей. При снижении содержания углерода ме" нее 3.,3 мас.% и кремния ниже 1,6 мас.% и повышении концентрации маргайца более 1,5 мас.% снижаются литейные свойства, трещиностойкость, увеличивается ликвация и снижаются задиростойкость и стабильность структуры и свойств, а при концентрации углерода более 4,3 мас,7, кремния более 2,4 мас.% и марганца менее 0,8 мас,7. структура в отливках становится грубой, снижаются твердость карбидов и матрицы, задиростойкость, износостойкость и стабильность механических свойств в отлив"ках,Легирование чугуна медью, цирконием и титаном обеспечивает существенное повышение микротвердости, монолитности матрицы и величины нагрузки, вызывающей задир. При увеличении их концентрации выше верхних пределов снижается стабильность структуры, увеличивается ликвация, снижаются динамическая прочность, задиро 1388453стойкость и механические свойства вотливках.РЗМ и кальций являются эффективными модифицирующими добавками,сохраняющими твердость и задиростойкость чугуна, измельчающими структуру и повышающими микротвердость чугуна, механические свойства, износостойкость. При концентрации их менее 10нижних пределов модифицирующий эффектпроявляется слабо, а при концентрации РЗМ и кальция более 0,05 и0,06 мас.7 соответственно они полностью не растворяются в матрице, 15повышаются концентрация неметаллических включений, их графитизирующеевлияние и неоднородность структуры,что приводит,к снижению эадиростойкости, износостойкости, трещиностойкости и механических свойств чугунав отливках.П р и м е р, Опытные плавки чугуна проведены в индукционной печиемкостью 200 кг с использованием 25литейных чугунов марки ЛК, ЛК,передельных чугунов М 2 и ПЛ, ломачугунного 17 А, силикомарганца СМН,стального лома, нитридов хрома, брикетов, нитридов ванадия, титана, меди, ферросилиция, силикокальция,циркониевой лигатуры и других ферросплавов. Чугун перегревали до 1480 о1500 С и выпускали в литейные ковшис циркониевой лигатурой, брикетаминитридов ванадия, хрома, карбидамибария, цинком и модифицирующими добавками, Брикеты нитридов измельчали до фракции 0,2-2 мм. Из чугунаотливали цилиндрические образцы 40диаметром 30 мм, технологическиеступенчатые пробы с максимальнойтолщиной 20 мм и отливки износостойких деталей. Усвоение циркония сос"тавило 78"857; нитридов хрома 88937.; нитридов ванадия 90-967; цинка67-73/, карбидов бария 72-76/.В табл.1 приведены химическиесоставы чугунов опытных плавок.Испытания образцов и отливок проводили в литом состоянии,50В табл.2 приведены данные о задиростойкости, износостойкости, механических и эксплуатационных свойствах. Относительную износостойкость определяли по ГОСТ 23,213-82 на износостойких отливках с толщиной стенок 30 - 40 мм. На этих же заготовках с толщиной стенок 30 - 40 мм проверяли задиростойкость. Формула изобретения Серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цирконий, медь, кальций, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю щ и й с г тем, что, с целью повышения задиростойкости, он дополнительно содержит цинк, карбиды бария и нитриды одного металла из группы, содержащей хром и ванадий, при следующем соотношении компонентов, мас,Е;Углерод 3,3-4,3 Кремний 1,6-2,4 Марганец 0,8-1,5 Титан 0,12-0,28 Цирконий О, 15-0,35 Медь 0,18-0,65 Кальций 0,02-006 РедкоземельныеметаллыЦинкКарбиды барияНитриды одногометалла из группы, содержащей хроми ванадийжелезо 0,003-0,05 0,002-0,01 0,12-0,5 0,02-0,3Остальное Как видно из табл,2,предлагаемый чугун обладает более высокой эадиростойкостью в сравнении с базовым чугуном. Высокая эксплуатационная стойкость в условиях интенсивного изнашивания достигается за счет получения мелкодисперсной металлической основы, повышения ее микротвердости, эадиростойкости и износосэойкости,, 1фл 14 1 и 11 М 11 1 х о 1 1 1 л мл СО СО л л л сч о о1388453 Твблица 2 Свойства чугуновотливках Показа Предлата рва 1 О 8 Предел проч.ности лри рвстяхении, ИПа 2Ударнаявязкость 486 278 392 27 42 442 484 4 85 0,2 42,6 545 59,8 132 36,6 13,6 38 12,4 41,7 52,2 58 Эксплуатационная стойкость,й ЗЗ 148 160 190 10 31 106 142 174 1 Относительна износо,65 4,24 4,84 5,26стойкость вотливках столщинойстенох 30-40 296 2 12 32 4 28 4,95 532 Задир осхость приполусухомК 1 а и/с . - 960, 2380 2412 2460 2392 . 24.18 2480 " 1020 1610 1045 1870% 1 Редактор тулинец 9 Тираж 594ВНИИПИ Государственного комитетапо делам изобретений и открытий 113035Москва, Ж, Раушская наб. аказ 1551/2 ПодписноеССР д. 4/5 оизводственно-полиграфическое предприятие, г. Укгород, ул. Проектная, 4 Износ приполусухомтрении,мкм/ч Время дообразовазадира, 75 0,92 0,98 0,95 0,94 0,98 0,96 0,78 0,86 0,79 0,8 Ь в о,4 о,гг 0,17 о,з о,вз о,г 7 о,вз о,г Составитель Н.ШепитькоТекредл.Олийнык Корректор В.Гирняк