Чугун

,801468957 114 С 22 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССРОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГБЕБТЯО-ИкппЩ 6 К БИБЛИО 1 "- КА ВТОРСКОМУ СВИ ТЕЛЬСТВУ й И бретенможетния ли печисимал тносится к ыть использовано дляых деталей, работающихемпературах под нагрузи л соки ласем ости перии еса есэтих(56) Авторское свидетельство СССРР 555163, кл. С 22 С 37/10, 1975.Патент Англии У 1149401,кл, С 7 А, 1966.(57) Изобретение относится к областиметаллургии и может быть использовано для получения литых деталей, работающих при высоких температурахпод нагрузкой. Цель изобретения -Цель изобретения - повышение критическои нагрузки, вызывающеи тическую деформацию в интервал ператур 673 - 873 К, износосто термостойкости и тидкотекучестПределы содержания элементо составе чугуна установлены эк ментально, Содержание углерода кремния определено, исходя из печения требуемой графитиэации ва. Минимальное их содержание повышение критической нагрузки, вызывающей пластическую деформацию винтервалах температур 673-813 К, износостойкости, термостойкости и жидкотекучести, Предлагаемый чугун содержит компоненты в.следующем соотношении, мас.Ж: С 3,0-3,6; 81 1,82,4.Мп 0,005-0,04; Ч 0)05-0,14;Мо 0,1-0,5; А 1 0,1-0,5; Ю 1 0,1-0,6;Сг 0,1-0,5; Та и/или ИЬ 0,15-0,35;Т 0,01-0,50; 7 г 0,2-0,8; БЬ 0,050,10; Аз 0,1-0,4; Ре ост. Чугун имеследующие свойства:жидкотекучесть128"135 мм; износ 0,093-0,0132 г,термостойкость 52-.60 циклов до раэршения, критическая нагрузка пластической деформации при 673 К 301368 МПа, при 873 К 278-346 МПа.2 табл. 2вает получение в чугуне при макьном содержании карбидообразующих элементов, не более 107. структурносвободных карбидов. Максимальное содержание углерода и кремния дбусловлено снижением износостойкости и величины критической нагрузки, вызывающей пластическую, деформацию при содержании легирующих элементов на нижнем уровне, так и в термообработанном виде. Минимальное содержание ванадия и молибдена обеспечивает требуемый запас прочности и износостойкости при высоких температурах. Верхние пределы содержанияэлементов ограничены вследствиеих сильного отбеливающего действия,из-за чего снижается критическаянагрузка, вызывающая пластическую деАормацию,5Сурьма в чугуне в количествах0,05-0,17 способствует получению высокодисперсной перлитной структурыс количеством феррита не более 107Содержание сурьмы менее 0,05 приводит к ферритизации металлическойосновы чугуна, а выше 0,1% огрубляетперлитную составляющую и снижаетизносостойкость и приводит к уменьшению критической нагрузки при пластической деформации.Алюминий в составе сплава являтся сильным графитизато ом. Оксидыалюминия являются подложками длякристаллизации графита. Добавка алюминия выше 0,57 приводит к сильнойферритизации матрицы, а ниже О, 17.не оказывает влияния на эффект графитизации. Содержание алюминия в пределах 0,1-0,57 йзмельчает включения 25графита. Положительное влияние алюминия на износостойкость связанос появлением в составе чугуна эвтектоида структуры сложного карбидаРе А 1 С взамен цементита. Присутствие 30алюминия в пределах 0,1-0,57. исключает также образование газовой пористости в отливках.Никель, введенный в сплав в количестве 0,1-0,6% за счет снижениятемпературы- ы превращения замедляет диффузию атомов углерода иобразование граАита в процессе перлитного превращения, тем самым повьппая прочность и "горячую твер-.дость сплава.Наличие в сплава указанного элемента способствует, кроме того, более равномерному распределениюсвойств по сечению отливки,45Ниобий и тантал очень близки между собой как по химическим свойствам,так и по влиянию на свойства сплавовсистемы Ре-С. Введение в составчугуна ниобия и тантала способствуетнерлитизации металлической матрицыи повышает дисперсность фаэ за счетобразования сложных устойчивых карбидон ИЬГ 6 и ТаС , твердостькоторых соответственно равна 83 и82 ед НВА. Располагаясь .вдоль границ эвтектических зерен, они препятствуют их росту, что повьппает критическую нагрузку пластической деформации и способствует снижению износостойкости чугуна, Годержание ниобия или (и) тантала на уровне 0,157 соответствует существенному увеличениюпорога начала пластической деформации. При содержании свыше 0,35 данные элементы ухудшают жидкотекучесть и износостойкость сплава вследствие образования сплошной сетки карбидов,Титан, начиная с добавок 0,017оказывает сильное графитизирующее действие на чугун, Обладая большим сродством к азоту и кислороду, растворенным в чугуне, он образует многочисленные подложки для кристаллизации граАитной Аазы, измельчая графит. При содержании свьше 0,5 титан способствует образованию первичных карбидов, снижающих критическую нагрузку пластической деАормации.Хром при содержании до 0,5% упроч. ,няет металлическую основу чугуна.При концентрации свьппе 0,57 хром повышает износостойкость, но снижает жидкотекучасть и критическую нагрузку пластической деАормации за счет образования большого числа карбидов СГЛАЗ6 и Гг 21 Гимеющих кубичес кую форму и служащих концентраторами напряжений при деформации и ухудшающих течение расплава по каналам литейной Аормы. Цирконий при вводе его в чугун в количестве 0,2-0,8 измельчает включение графита и оказывает положительное воздействие на металлическую основу чугуна. Повышение дисперсности матрицы и ее гомогениэации приводят к повышению критической нагрузки пластической деформации и износостойкости. При содержании свыше 0,8/ цирконий приводит к образование карбидов, Такая структура способствует снижению прочностных свойств сплава при высоких температурах, Добавка циркония менее 0,27. способствует измельчению включений графита, но не упрочняет металлическую основу сплава.Ввод мышьяка в количестве 0,1- 0,47 вызывает снижение температуры эвтектического превращения на 293 Ки повьппает температуру эвтектоидного превращения на 288 К и тем самым оказывает существенное влияние не только на графитообразование, но идиаметром 16 мми высотой 100 мм последующей методике.Образец, закрепленный в приспособ-.ление, нагружают последовательно приодновременном нагреве по центру1673-873 К) и фиксируют нагрузку,прн которой происходит деформациячугуна,10 Свойства сплавов представлены втабл.2. Как видно из табл,2, введение в состав сплава мьппьяка и циркония повышает жидкотекучесть, критическую нагрузку пластической деформа 15 ции сплава, а также его износостойкость и термостойкость. 20 Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, молибден,алюминий, никель, хром, ниобий иилитантал, титан, цирконий н железо,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 25 с целью повьпнения критической нагрузки, вызывающей пластическую деформацию в интервале 673-873 К, износостойкости, термостойкости и жид.котекучести, он дополнительно со держит сурьму и мышьяк при следующемсоотношении ингредиентов, мас,%:Углерод 3,0-3,6Кремний 1,8-2,4Марганец 0,005-0,04 35 Ванадий 0,05-0,14Молибден 0,1-0,5Алюминий 0,1-0,5Никель 0,1-0,6Хром 0,1-0,5 40 Тантал и/илиниобийТитанЦирконийСурьмаМышьякЖелезо 0,15-0,350,01-0,500,2-0,80,05-0,100,1-0,4Остальное Критическую нагрузку пластической 4 бдеформации определяют на Образцах на металлическую основу чугуна, чтопозволяет существенно повысить износостойкость, жидкотекучесть и термостойкость сплава, а также увеличитькритическую нагрузку, при которойначинается пластическая деформация.Выплавку чугунов производят в тигельной печи ЛПЗ. В качестве шихтовых материалов применяют металлиэованные окатьппи, возврат собственного производства, электродный бой,кристаллический кремний и ферросплавы. После расплавления окатышей искачивании шлака в жидкую ванну догружают возврат и расплав перегревают до температуры 1723-1753 К.Хром, молибден, ванадий и мышьяквводят в расплав в виде ферросплавовФМЕ (58% 1 фо) и Вя - 1 (35% Ч), ферромьшьяка (32% Лп) и феррохрома ФХ,Цирконий, сурьму, алюминий и никельв виде кристаллической сурьмы СуО,электролитического никеля Н-З, алюминия АВ 97 и циркония.Расчет шихты для получения чугунапредлагаемого состава осуществляетсяс учетом усвоения кремния сурьмы,циркония и алюминия на уровне 85-90%,хрома, ванадия, никеля и молибденана уровне 75-80%, Ниобий и тантали сплав вводят в виде лигатуры ЖНБ(ВТУ)(КЗФ-67) с содержанием ЮЬ+Та- 25%. Усвоение лигатуры ЖНБ притемпературе 1753 К составляет 65%.Усвоение мышьяка из ферромышьякасоставляет 70-80%.Составы чугунов приведены втабл,1,Испытания на износостойкость проводят в режиме сухого трения скольжения (Ч = 1,2 м/с, Р = 30 кг/см )ина машине МТ,Ф о р м у л а изобретенияфаваз оел счюч оо о Д,1во оооо Оеееефщ1ч ое оа оМЪа ео евое1 1 1 1оооооо Ю еФЪЮ1оооао его лоо 11 1 ооооо а о сч лоееол 1 11 1 1 еч фе юе е еббрО 1468957 Х а б л и ц а 2 Критическая нагрузка пластической деформации, МПа Износ,гСостав чугуна 873 К 673 К 1(2) 105 270 О,28 295 Составитель А,Османцев Редактор И.Сегляник Техред И,Дидык Корректор, О.Кравцова Заказ 1320/27 Тиран 576 Подписное ВНИИПИ Государственного коыютета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Иосква, Ж, Раущская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат ФПатент", г.уагород, ул. Гагарина,101 3 4 5 6 Жидкотекучесть,мм 35 132 128 41 17 0,0093 301 0)0101 319 0,0132 368 0,0120 287 0,0148 356 278 298 346 263 332 Термостойкость, количество цикловдо разрушения 52 60 56 68 52