Высокопрочный чугун Советский патент 1985 года по МПК C22C37/10 

СЛ

4

СС 05

Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким высокопрочным чугунам, работающим в условиях интенсивного износа при сухом трении и в условиях теплосмен.

Известен высокопрочный чугун Il, содержащий, мас.%:

Углерод2,8-3,6

Кремний3,5 - 5,0

Марганец0,5 - 1,5

Магний0,02 - 0,09

Кальций0,005 - 0,1

РЗМ0,001 - 0,15

ЖелезоОстальное

Этот чугун обладает низкой фрикционной тегшос1 о1;1:костыо и имеет высоки износ при сухом трении и низкую стойкость в условиях теплосмен.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является высокопрочный чугун 2j, содержащий, мас.%:

Углерод .2,2 - 2,4

Кремний1,2-1,8

МарганецО,t - 0,3

Никель3,0 - 3,5

ХромО, 1 - 0,3

Молибден0,3-0,5

Магний0,03 - 0,05

Медь1,6 - 2,5

Церий0,01 - 0,02

ЖелезоОстальное

В литых изделиях этот высокопрочный чугун обладает следукмцими свойствами:

Временное сопротивлением, МПа690 735 Ударная вязкость, кДж/м170 - 320 Твердость, НВ 341 - 397 Скорость износа при сухом трении, мкм/км 0,38 - 0,45 Предел коррозионной .усталости на базе 10 циклов, МПа 285 - 291 Термическая стой кость, циклы 1120 - 1520 Однако известный чугун обладает недостаточной фрикционной теплостойкостью и высоким износом при сухом трений.

Цель изобретения - повышение фрикционных свойств высокопрочного чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что высокопрочный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец.

хром, никель, медь, молибден, магний, церий и железо, дополнительно содержит карбонитриды титана, бор и кальций при следующем соотношении компонентов, МАС.%.:

Углерод2,2-2,8

. Кремний1,0-1,8

Марганец0,1-0,9

ХромО,1 - 0,6

Никель1,5 - 3,5

Медь0,2 - 2,0

Молибден0,3-0,9

Магний0,02 - 0,05

Церий0,01 - 0,02

Карбонитриды

титанаО,1 - 0,5

Бор0,03 - О,18

Кальций0,01 - 0,08

ЖелезоОстальное

К арбонитриды титана вводят в высокопрочный чугун для повышения фрикционной теплостойкости. При концентрации их до 0,1% фрикционная стойкость чугуна в отливках недостаточная, а при повышении концентрации карбонитридов. титана более 0,5% отмечается снижение стойкости чугуна в условиях ударных нагрузок и теплосмен.

Вор и кальций вводят как эффективные модифицирующие добавки, измельчающие структуру чугуна в отливках и повышающие.износостойкость при сухом трении. При содержании их ниже 0,03 и 0,01% соответственно повышение износостойкости при сухом трении нес5дцественно. При увеличении концентрации бора более 0,18% отмечается снижение ударной вязкости, а при увеличении концентраций кальция более 0,08% снижается предел коррозионной усталости и твердость.

Пример. Проводят опытные плавки высокопрочных чугунов в индукционных печах открытого типа. Перегрев расплавленного металла в печи перед рафинированием и продувкой азотом составляет 1510-1550 С. Для микролегйрования и изменения концейтрации карбонитридов титана используют азотированный ферротитан. Модифицирование расплавов проводят силикокальцием и ферробором в раздаточных ковшах при 1450-1480°С.

В табл. 1 приведены химические составы опытных плавок; в табл. 2 механические свойства высокопрочных чугунов в отливках.

Скорость износа при сухом трении определяют иа машине трения модели -011-74 с бесступенчатым регулированием скорости скольжения после приработки при установившейся температуре на поверхности трения. Максимальная скорость при фрикционном нагружении составляет 2,3 м/с . Фрикционную стойкость определяют по ГОСТ 23. 210-80 на установке УМТ-1.

Как видно из табл. 2, износостойкость при сухом трении и фрикционная теплостойкость у предлагаемого чугуна выше, чем у известного. Предлагаемый высокопрочный чугун обеспечивает более высокую термическую стойкость и ударную вязкость литым изделиям, чем известный.

Экономический эффект от использования предлагаемого чугуна составляет 16,2-36,0 руб. на 1 т годного.

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, молибден, магний, церий и железо, отличаютцийс я тем, что, с целью повышения фрикционных свойств, он дополнительно содержит карбонитриды титана, бор и кальций при следукяцем соотношении компонентов, мас.%: 2,2,-2,8 Углерод 1,0 - 1,8 Кремний 0,1 - 0,9 Марганец 0,6 0,1 Хром 3,5 1.5 Никель 0,2 2,0 Медь 0,3 0,9 Молибден 0,02 - 0,05 Магний 0,01 - 0,02 Церий Карбонитриды 0,1 - 0,5 S титана 0,03 - 0,18 Бор Кальций 0,01 - 0,08 Железо Остальное