Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/00 

о

ч

4 М Изобретение относится к металлургии, а именно к составам высокоугле родистых сплавов железа, и может быт использовано для получения отливок, работающих при переменных температур ных воздействиях в условиях повышенных удельных нагрузок. Известен чугунj содержащий углеро кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, азот, церий и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод . 1,0-3,5 Кремний0,2-0,6 Марганец0,2-0,8 , Хром 11-19 МолибденО,1-1,0 ВанадийО,2-0;8 Азот0,05-0,3 Церий0,05-0,3 ЖелезоОстальное Известный сплав обладает высокими механическими и эксплуатационными свойствами 03 Однако в условиях циклических тем пературных воздействий при высоких удельных нагрузках этот сплав имеет недостаточную треяданоустойчивость, что существенно снижает долговечност деталей и узлов. Наиболее близким к изобретен) по технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащи компонентя в следующем соотношении, мас.%: Углерод3,0-3,4 Кремянй1,6-2,2 Марганец 0,005-0 04 ,Сурьма0,05-0,14 Сера0,08-0,t Молибден0,1-0,4 . Железо . Остальное Известный чугун имеет в своем составе сурьму (0,05-0,14%) и молибден (0,1-0,4%), что в сочетании с пониженным содержанием марганца (0,0050,04%) способствует получению перлит ной металлической матрицы, обеспечивакщей удовлетворительную износостой кость 2} 4. Однако известный чугун имеет надо статочную задиростойкость. Целью изобретения является повыие ние задиростойкости чугуна при сохра нении его термостойкости и износосто кости на высоком уровне. Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, молибден и железо дополнительно содержит ванадий при следующем соотнойении ингредиентов, мас.%: Углерод3,0-3,4 Кремний 1,6-2,2 Марганец 0,005-0,04 Сурьма0,05-0,1 Молибден0,1-0,4 Ванадий0,05-0,16 ЖелезоОсталвное Примеси Сера менее 0,05 Задиростойкость предлагаемого чугу«а повышается за счет уменьшения адгезионного взаимодействия контактируемых поверхностей. Увеличение ванадия свыше 0,14% приводит к образованию дисперсных карбидов ванадия в структуре, что, в свою очередь, отрицательно сказывается на задироустойчивости. Введение в состав сплава ванадия позволяет также за счет легирования структурных составляющих чугуна, повьшения дисперсности перлита повысить термостойкость и износостойкость материала. Пределы содержания углерода (3,03,4%) и кремния (1,6-2,2%) выбраны исходя из получения перлитной и металлической матрицы. Содержание серы S целях повьппения термостойкости ограничено 0,05%. Нижний предел содержания сурьмы (0,05%), ванадия (0,05%) И молибдена (0,1%) связан с повышением механических свойств чугуна при минимальной степени легирования металлической основы. Верхний предел (Sb 0,1% и V 0,14%) связан с образованием карбидных фаз, значительно понижающих термостойкость чугуна . Повышение молибдена более 0,4% экономически нецелесообразно. Оптимальный состав сплава содержит, %: углерод 3,2, кремний 1,9, марганец 0,02, сурьма 0,08, молибден 0,24 и ванадий 0,12. Технология получения предлагаемого сплава заключается в расплавлении металлизованн1ях окатышей в электродуговой или ивдукционной печах, науглероживании расплава, введении ферросплавов кремния, ванадия, молибдена, кристаллической сурьмы в необходимых количествах. Пример. Чугуны плавят в индукционной печи емкостью 50 кг с кислой футеровкой. Для получения чугуна с низким содержанием марганца исполь зуют науглеррженные металлизованные ркатьши, электродный бой, ферросплавы кремния, молибдена, ванадия и кристаллическую сурьму. Образцы заливают в сухие песчаные формы. Испытания на задир проводят на ма шине Амстлера, на которой устанавливают специальные рычажные приспособ лёния. Образец прижимают к двум стал ным роликам, изготовленным из стали 45. Момент наступления заедания опре деляют по удельной нагрузке, при которой резко увеличивается коэффициент трения. Для испытания на термостойкость изготавливают кольца из образцов диаметром 30 мм. Испытания на износ проводят в условиях сухого трения скольжения. Химические составы сплавов представлены в табл. t, результаты испытаний - в .табл. 2. Как видно из табл. 2, задиростойкость предлагаемого сппавА повышается на 15-20% по сравнению с известньм. Введение в сплав ванадия позволяет также повысить термостойкость и износостойкость материала. Структура предлагаемого сплава состоит из перлита высокой дисперсности, равномерно распределенных включений графита длиной 60-180 мк и легированного феррита (не более 2-4%). Предлагаемый способ позволяет наиболее эффективно использовать для изготовления отливок, работающих на износ в условиях циклических температурных воздействий, например тормозные барабаны большегрузных автомобилей. . Ожидаемый экономический эффект от использования чугуна, предлагаемого состава составит 50500 руб. Таблица 1

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, молибден и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения задирортойкости чугуна при сохранении его термостойкости и.износостойкости, он дополнительно содержит ванадий при следукяцем соотношении компонентов, мас.%: Углерод . 3,0-3,4 Кремний1,6-2,2 Марганец , 0,005-0,04 Сурьма0,05-0,1 Молибден . ,4 Ванадий0,05-0,14 § ЖелезоОстальнре. (Л

25

Верхний

1,6

116

1 16 24 39

21 229 2 24 32 46 23 256 2 21 33 48

Продолжение табл. 2

106

0,96 113