Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИРЕ(ЯУБЛИН 2 ОПИСАНИЕ ИЭОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(72) М.П. ШебатиновДИ, Врон, В.Н, Мельгаазе, ИП. Мардыкин и железо, о т л и что, с целью вовыулучщения прочн чуг а при высоки чающишенин износостнык карак температжит циркони ии компоне и, Н.П. Сбитнев,.ник, Н.О. Маглапеи И,И, Прохоров олнительно щен о-и гни автомоб .(53) 669 (56) 1. А И 603682. Авторс М 71 1147 54) (57)кремний, медь, ван ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛДМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИИ ена Трудового Красного Знамениследовательский инситут технолоипьной промьдцленности15-196 (088.8)вторское свидетельство СССР8, кл. С 22 С 37/10, 1978.кое свидетельство СССРкл. С 22 С 37/08, 1980.ЧУГУН .содержащий углерод,арганец, фосфор, хром, никель,дий, молибден, титан, алюминий дующем соотноУглеродКремнийМарганецФосфорХромНикельМедьВанадийМолибденТитанАлюминийИирконийЖелезо й с я тем,.остойкостиктеристикрак, он пой цри слетов, вес,%;0-3 6 3, 2,0-2,60,5-0,9 О, 1-0,5 0,01-О, 15 О, 1-2,5 0,6-3.,5 0,07-0,35 0,01-0,40,05-0, 15.0,01-0,05 0,01-0,1 ОстальноеИзобретение относится к металлургиив чаСтности и изысканию износостойкихчугунов с повышенными физико-механическими свойствамц, в особенности при высоких температурах 300-800 С, применяемых в различных областях машиностроения для получения деталей, работающихв узлах трения скольжения н при зяакопеременных нагрузках.Известен чугун 11, содержащий ком поненты при следующем соотношении,вес Л.Углерод 2, 8-3,6Кремний 1, 1-2,3Марганец 0,5-1, 8 15Хром О, 1-0,6Никель О, 05-1,2Медь О, 05-2,2Молибден О, 01-0,5Титан О, 01-0, 2 20Бор 0,01-0,06Ванадий 0,0 1-0,5Теллур 0,001-0,02Ториб 0,001-0 0525Бериллий 0,001-0,12Жепезо ОстальноеУказанный чугун обладает недостаточно высокими прочностью, упругостью и, износостойкостью.Наиболее близким по технической, сущ-:ности и достигаемому результату к изобретенщо является чугун, содержащий компоненты при следующем соотношении,вес.%Углерод 2,98 3,30Кремний 1,91-2,20Марганец 1,05-1,17 .Никель 0,35-0,45Хром 0,35-0,53Медь 0,42-0, 58Ванадий 0,10-0,18Молибден 0,20-0,36Алюминий 0,05-0, 15Титан 0,03-0, 05Церий 0,01-0,03Железо ОстальноеВ качестве примесей чугун содержитсеру и фосфор 2 ,Известный чугун имеет невысокиепрочность, тежопроводность и износостой50кость при работе в интервале температур20 до 800 С,Целью изобретения является повышениеизносостойкости и улучшение прочностныххарактеристик чугуна при высоких темпе-, 55ратурах.Указанная пель достигается тем, чточугун, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, хром, никель, медь, ванадии,молибден, титан, алюминий и железо, дополнительно содержит цирконий при следуклцем соотношении компонентов, вес.%;Углерод 3,О,6Кремний 2,0-2,6М арганец 0,5-0,9фосфор 0,1-0;5Хром 0,01-0, 15Никель О, 1-2,5Медь 0,6-3,5Ванадий 0,07-0,35Молибден 0,01-0,4Титан 0,05-0, 15Алюминий 0,01-0,05Цирконий 0,01-0, 1Железо ОстальноеНикель и медь введены в чугун дляповьлдения прочностных свойств, теплопроводности и износостойкости. Они способствуют формированию однородной структурыметаллической основы (перлитной), а также включений графита оптимальных размеров и равномерному их распределению.Одновременно устраняется отбел, увеличивается теплопроводность, что сушественно снижает тепловое воздействие на поверхности трения, уменьшая тем самымизнос,Введение добавок никеля и меди меньше нижнего предела практически не оказывает влияния на изменение структуры,а следовательно, свойств серого чугуна.Введение этих добавок выше верхнего предсла не целесообразно, поскольку никельв количестве более 2,5% способствуетграфитизации и, следовательно, изменениюструктуры чугуна. Наличие меди более 3,5%приводит к тому, что она находится всвободном состоянии, а это снижает твердость Й износостойкостьКомплексное легирование ванадием,мопибденом и цирконием существенно повышает прочность, износостойкость и другие свойства не только при комнатной, нои при высоких 300-800 С температурах,йчто особенно. важно.Присадка этих элементов в количестве(каждого), меньшем нижнего предела, неприводит к изменению структуры. В результате физико-механические свойствапри температурах более 300 С резко падают.При введении этик ингредиентов в количествах, превышающих верхний пределкаждого яэ них, чугун становится склонным к отбелу, в результате чего значи.тельно ухудшается обрабатываемость питойдетали.3 10335Присадка титана и алюминия приводит к раскислению чугуна, образованию мелко-. дисперсных нитриаов титана, улучшает свойства жидкого чугуна, изменяет условия кристаллизйции расплава, повышая при 5 этом физико-механические свойства чугуна. Одновременно увеличивается жаропрочность и жаростойкость. В итоге стабилизируются свойства чугуна при механическом и тепловом возаействии, повышается износоО стойкость.Введение этих ингредиентов менее нижнего предела недостаточно, чтобы получить требуемые физико-механические характеристики. Введение же их вьппе их веркник 5 пределов приводит к загрязнению металла неметаллическими включениями и потребует дополнительной обработки расплава.Введение хрома и марганца менее их нижних пределов приводит к появлению в структуре серого чугуна ферритной структурной составляющей, способствующей проявлению адгезионного износа, а следовательно, уменьшению нзносостойкости. Соаержание этих ингредиентов выше их верхнего предела способствует отбелу и образованию неустойчивых карбидов кромаУменынение количества углерода и кремния приводит к отбепу чугуна и укуд" шенню обрабатываемости. Повышение их зр 64 4вьпае верхнего предела увепичивает не только количество, но н размер включений графита, а также нарушает однородность структуры (появляется феррит), что связа; но со снижением износостойкости чугуна,Введение фосфора способствует увеличению жидкотекучести и износостойкости, Однако введение фосфора более 0,5% приводит к пористости и снижению прочности.П р и м е р. Выплавку чугуна проводят в индукпионной печи ИСТс кислой футеровкой. В расплав чугуна прио, 1490-1520 С вводят легируккаие элемент ты: медь, никель, феррованадий, ферромопибден, феррофосфор Ф ферротитан. Перед заливкой в ковш вводят дробпеный ферросиупщий ФС 75 и лигатуру ферРосиликопирконий (фСЦ 50 - ФСЦР 25) нли лигатуру цирконйй-кремний-алюминий ЩСА). Расход лигатур, обеспечившаций получение граничных пределов конпентрации пиркония в чугуне, сосиавпяет 0,1-1,0% от массы жидкого матеша.Заливку металла производили в разовые формы при 1360-1420 С. Производили отливку образцов для опредепения износостойкости и прочностных характеристик чугуна. Химический состав известного и предложенного чугунов и их свойства приведены в табп. 1 й 2, соответственно.9 1033564 103 з приведенных данных видно, что, тойчивыми окислами, карбидами и нитри. предлагаемый чугун по сравнению с из- дами циркония.вестным имеет более высокие физико-меь" Теплопроводность металлов и сплавов ханические характеристики: прочность, мо- уменьшается с повышением температуры. дуль упругости, износостойкость и тепло Напротив, теплопроводность карбидов, проводность, в особенности при высоких нитрибов и окислов циркония возрастает температурах. с повьппением температуры, приближаясьСтруктура предлагаемого чугуна - мел- к теплопроводности ферритв. В связи с кодисперсный перпит, включения графита этим теплопроводность предлагаемого чуплвстинчатой формы и фосфидная эвтегика Ю гуна с увеличением температуры снижает- в зависимости от содержания фосфора, . ся значительно медленее, чем у чугунаМалые добавки циркония повышают, без циркония.прочность, жаропрочность и износостойкость чугуна. Это объясняется иисперж-Экономический эффект от внедрения изоонным упрочнением термодинамически ус35 бретения составит 300,0 тыс,руб.Составитель Н. КосторнойРедактор .В. Данко Техред М Коштура :Корректор А.ФеренцЗаказ 5564/28 Тираж 627 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35, Раушская наб д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4