ЛЕГИРОВАННЫЙ ЧУГУН Российский патент 1998 года по МПК C22C37/10 

Описание патента на изобретение RU2122043C1

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам легированных чугунов для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа и циклических нагрузок, например валков прокатных станов, деталей грязевых и погружных насосов и т.п.

Известен чугун [1], содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. %:
Углерод - 1,5 - 2,5
Кремний - 1,5 - 2,0
Марганец - 3,0 - 6,0
Хром - 6,0 - 10,0
Ванадий - 1,0 - 8,0
Молибден - 1,5 - 3,0
Алюминий - 0,03 - 1,0
Азот - 0,01 - 0,05
Кальций - 0,03 - 0,10
Железо - Остальное
Указанный чугун обладает недостаточной для изготовления указанных изделий твердостью и прочностью. Его прочность составляет 40-48 HRC, а предел прочности 250-300 МПа.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун [2], содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 2,8 - 3,2
Кремний - 0,8 - 1,4
Марганец - 0,3 - 0,6
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 0,2 - 0,3
Ванадий - 1,1 - 1,3
Свинец - 0,03 - 0,10
Вольфрам - 0,001 - 0,05
Железо - Остальное
Этот чугун имеет повышенную износостойкость и твердость, но недостаточно стабильно высокие показатели прочности и низкий предел выносливости (таблица).

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение предела прочности и выносливости чугуна.

Поставленная техническая задача достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий и железо, содержит также азот и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 2,8 - 3,2
Кремний - 0,8 - 1,4
Марганец - 0,3 - 0,6
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 0,2 - 0,3
Ванадий - 0,1 - 0,8
Азот - 0,1 - 0,3
РЗМ - 0,01 - 0,2
Железо - Остальное
Таким образом, предложенный состав чугуна отличается от прототипа изменением содержания ванадия и введением новых компонентов: азота и РЗМ.

В связи с растворением ванадия в основе его содержание выше 0,8% (остальные 0,5% идут на образование карбидов) приводит к повышению хрупкости и усталостной прочности чугуна. Нижний предел 0,1% ванадия определен как препятствующий растворению азота в твердом растворе.

Азот вводят в состав для компенсации снижения ванадия. При содержании ниже 0,1% азота его содержание мало сказывается на усталостной прочности, а выше 0,3% в рассматриваемой композиции может привести к появлению азотистой пористости.

Модифицирование редкоземельными элементами (РЗМ) в пределах 0,01 - 0,2% позволяет ликвидировать негативное влияние вредных примесей и осуществить размельчение как карбидов, так и основы.

Все мероприятия в комплексе позволяют увеличить усталостную прочность чугуна при стабилизации на верхнем уровне прочностных характеристик, твердости и износостойкости.

Опробование чугуна производили путем выплавки его в индукционной печи. Модифицирование РЗМ осуществлялось их введением в ковш в виде лигатуры, содержащей иттрий, церий и другие РЗМ. Отливка производилась в металлические формы. Отливались заготовки в виде цилиндров диаметром 20 мм и длиной 200 мм. Заготовки проходили термообработку по режиму: нагрев на 1030 - 1050oC, охлаждение на воздухе, отпуск 540-560oC, охлаждение с печью.

Свойства известного чугуна (прототипа) и предлагаемого на нижнем, среднем и верхнем уровне по легированию ванадием, азотом и РЗМ представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предел выносливости (усталостная прочность) имеет наиболее высокие показатели по сравнению с прототипом и легированием за пределами предлагаемого химсостава, что позволяет его успешно промышленно применять для нагруженных деталей типа бандажей прокатных валков.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 863702, кл. C 22 C 37/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР N 1089163, кл. C 22 C 37/00, 1984.

Похожие патенты RU2122043C1

название год авторы номер документа
СПЛАВ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ ЖЕЛЕЗО-УГЛЕРОД ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ИЗНОСОСТОЙКИХ ЛИТЫХ ИЗДЕЛИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1997
  • Бестужев Николай Иванович[By]
  • Королев Сергей Павлович[By]
  • Лезник Иосиф Давыдович[Ru]
  • Рахалин Владимир Александрович[Ru]
  • Чуватин Виктор Николаевич[Ru]
RU2109837C1
Жаропрочный никелевый сплав 2019
  • Данилов Денис Викторович
  • Логунов Александр Вячеславович
RU2697674C1
ЧУГУН ДЛЯ МЕЛЮЩИХ ТЕЛ 1998
  • Крестьянов В.И.
  • Вестфальский Е.А.
  • Фарнасов Г.А.
  • Бакума С.С.
  • Степанцов Э.В.
  • Рыбаков В.С.
RU2128238C1
ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ДЕФОРМИРУЕМЫЙ СПЛАВ НА ОСНОВЕ АЛЮМИНИЯ И ИЗДЕЛИЕ ИЗ НЕГО 2008
RU2394113C1
Чугун 2017
  • Щепочкина Юлия Алексеевна
RU2634336C1
КОМПОЗИЦИОННЫЙ СТАЛЬНОЙ НЕРЖАВЕЮЩИЙ МАТЕРИАЛ СО СЛОИСТОЙ СТРУКТУРОЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 1999
  • Востриков В.П.
  • Плотников И.В.
  • Плотникова Ю.В.
  • Лапшов М.А.
  • Брылкин А.В.
RU2155134C1
КОРРОЗИОННОСТОЙКАЯ АУСТЕНИТНАЯ СТАЛЬ 2008
  • Степурин Александр Васильевич
  • Зиберт Отто Александрович
  • Серебряков Дмитрий Валерьевич
  • Нуреев Рафаэль Мухамедович
RU2375492C1
Чугун 1987
  • Тарасенко Степан Семенович
  • Луговский Валерий Александрович
  • Кириллов Владислав Романович
  • Стольберг Михаил Маркович
  • Максимов Владимир Иванович
  • Грдон Эмиль Михайлович
  • Савега Валентин Сергеевич
  • Бабченко Сергей Львович
  • Сакевич Сергей Владимирович
  • Игнатьев Вадим Павлович
  • Татарчук Александр Васильевич
SU1444388A1
РЕЛЬСОВАЯ СТАЛЬ 2003
  • Ворожищев В.И.
  • Павлов В.В.
  • Девяткин Ю.Д.
  • Пятайкин Е.М.
  • Шур Е.А.
  • Дементьев В.П.
  • Козырев Н.А.
  • Никитин С.В.
  • Корнева Л.В.
RU2259416C2
ЧУГУН 1996
  • Кугушин А.А.
  • Пименов А.Ф.
  • Харин Е.В.
  • Рябов В.В.
  • Трайно А.И.
RU2098508C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 122 043 C1

Реферат патента 1998 года ЛЕГИРОВАННЫЙ ЧУГУН

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам легированных чугунов для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа и циклических нагрузок, например валков прокатных станов, деталей грязевых и погружных насосов и т.п. Предложен чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий и железо, который содержит также азот и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем содержании компонентов, мас. %: углерод 2,8-3,2; кремний 0,8-1,4; марганец 0,3-0,5; хром 14,0-16,0; никель 0,2--0,3; ванадий 0,1-0,8; азот 0,1-0,3; РЗМ 0,01-0,2; железо остальное. Техническим результатом изобретения являются повышение предела прочности и выносливости. 1 табл.

Формула изобретения RU 2 122 043 C1

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий и железо, отличающийся тем, что он содержит также азот и редкоземельные металлы (РМЗ) при следующем содержании компонентов, мас.%:
Углерод - 2,8 - 3,2
Кремний - 0,8 - 1,4
Марганец - 0,3 - 0,5
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 0,2 - 0,3
Ванадий - 0,1 - 0,8
Азот - 0,1 - 0,3
РМЗ - 0,01 - 0,2
Железо - Остальноеи

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1998 года RU2122043C1

Чугун 1983
  • Бобкова Елена Ивановна
  • Срыбник Алексей Дмитриевич
  • Бродяной Павел Иванович
SU1089163A1
Чугун 1987
  • Комаров Олег Сидорович
  • Урбанович Наталья Ивановна
  • Тимашков Владимир Дмитриевич
  • Ивашин Валерий Викторович
SU1472516A1
RU 94025965 A1, 20.05.96
УСТРОЙСТВО ПРОТИВОСКОЛЬЖЕНИЯ КОЛЕСА ТРАНСПОРТНОГО СРЕДСТВА 1999
  • Иванов Н.Н.
RU2205108C2
US 4545817 A, 08.10.85
US 4547221 A, 15.10.85
EP 0371760 A1, 06.06.90
СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА КОФЕЙНОГО НАПИТКА "ЩИГРОВСКИЙ" 2010
  • Квасенков Олег Иванович
RU2416957C1
JP 023015039 A1, 13.12.90.

RU 2 122 043 C1

Авторы

Ребонен В.Н.

Воскобойников А.А.

Левин М.И.

Гусева Т.А.

Умецкая Е.А.

Васильева М.В.

Шалыт Н.М.

Дейнега Г.И.

Шувалов В.П.

Косилов А.А.

Бобкова Е.И.

Чумаков С.М.

Канев Н.Г.

Тишков В.Я.

Осипов Ю.А.

Масленников В.А.

Луканин Ю.В.

Даты

1998-11-20Публикация

1997-11-18Подача