Чугун Советский патент 1985 года по МПК C22C37/10 

СП

i1

. Изобретение относится к метаплур гии, в частности к изысканию чугуна для износостойких отливок, применяемых для деталей работающих в условиях ударно-аГбразивного и фрикционного износа при температурах до 400 С.

Отливки из белых износостойких чугунов ИЧХ28Н2М2 и ИЧХ4Г7Д (РТМ 28-61) обладают низкой динамической прочностью и эксплуатационной стойкостью в условиях ударно-абразивного износа при повышенных температурах.

Известны чугуны дпя мелющих ципиндров шаровых мельниц 1 .

Однако эти чугуны имеют низкие значения удароустойчивости и фрикционной теплостойкости при повьшении температуры до . Динамическая прочность чугунов не превышает 0,3 МДж/м.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун (2, содержащий , мае,%:

Углерод 2,8-3,6

Кремний 3,8-5,2

Марганец 5,0-9,0

Хром2,7-4,3

Титан0,2-0,8

Железо Остальное Недостатком известного чугуна является высокий износ при фрикционном трении с нагревом поверхностей трения до 400С. Относительная износостойкость при трении по абразивному кругу при использовании в качестве эталона стали 5 составляет 7,3-7,5, Модуль упругости 159-175-10 МПа и твердость НРС. Отмечается низкая стабильность коэффициента трения при повышении температуры.

Цель изобретения - повышение изно.состойкости и стабилизации показателей коэффициента трения при нагреве до .

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и железо, дополнительно содержит нитриды церия и бориды иттрия и карбонитриды титана при следунэщем соотношении компонентов, мас,%:

Углерод 2,8-3,6

Кремний 3,5-4,6

Марганец 5,1-8,4 Хром2,7-4,5

Нитриды церия 0,03-0,08 j Бориды иттрия 0,02-0;07

182

-Карбонитриды

титана 0,3-0,8

Железо Остальное

Карбонитриды титана в количестве 0,3-0,8 мас.% стабилизируют структуру, механические свойства и коэффициент трения при повышении температуры до , При содержании карбонитридов титана 0,3 мас.% наблюдается снижение износа и повышение стабильности коэффициента трения при фрикционном нагреве до 400°С и этот эффект усиливается вплоть до содержания карбонитридов титана 0,8 мас.%. При дальнейшем их увеличении снижается динамическая прочность чугуна в отливках.

Нитриды церия и бориды иттрия, являясь модификаторами 1 рода, служат центрами кристаллизации в расплаве и измельчают структуру. Их концентрация принята от содержания, при котором начинает сказьгоаться их влияние, до количества (0,08 и 0,07мас. при которых начинает проявляться их отбеливающее влияние. При этом снижается- трешзг1ностойкость при литье в кокиль ii

Пример . Опытные плавки чугунов проведены в открытых индукционных печах с использованием литейных передельных и рафинированных чугунов, феррохрома, возврата собственного производства, снликомарганца и других ферросплавов. Перегрев расплавов в печи - 1500-1530°С, За 310 мин до разливки чугуны модифицируют боридами иттрия и нитридами церия и микролегируют карбонитридами титана, вводя их в подогретый ковш перед выпуском расплава. Усвоение карбонитридов титана при введении их в виде порсяпков. 88,5-96,8 %, а боридов иттрия и нитридов церия соответственно 77,4-86 % и 72,2-79 %, Разливку чугунов производят в сухие жидкостекольные формы при 13801400°С.

В.табл,1 приведены химические составы чугуиов опытных плавок, в табл, 2 - механические и эксплуатационные свойства чугунов.

Определение коэффициента трения производили в соответствии с требоваииями ГОСТ 23.210-80, а износ при фрикционном трении с нагревом поверхностей до 400 С определяли на установке УМТ-1 5г Как видно из табл.2, предложенный чугун обеспечивает литым изделиям более высокую износостойкость и стабильный коэффициент трения при фрикционном разогреве до , чем известный. Использование предлагаемого чугуна для деталей узлов трения позволяет повысить их надежность и долг.овечнос ть, При содержании компонентов в количествах, отличных от предлагаемого состава, наблюдается снижение механических свойств и стабильность коэффициента трения при увеличении температуры поверхности трения до Более высокая износостойкость при сухом трении, отсутствие фазовых превращений в литых изделиях в обТ8 4 ласти рабочих температур и стабильный коэффициент трения позволяет рекомендовать предложенный чугун для литых деталей, работающих в условиях ударно-импульсного воздействия и сухого трения с повьшенными температурами. Повышается трещиностойкость при литье ч кокиль. Внедрение предложенного чугуна дает экономический эффект за счет поилшения эксплуатационной стойкости быстроизнашиваемых деталей на 36-65 % и надежности узлов сухого трения, работающих в условиях ударно-импульсного .воздействия и повышенных температур. На 1 т годных износостойких заготовок экономия составит 24,2-78 руб. Таблица 1

ЧУГУН, содержащий углерод, креьший, марганец, хром и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости и стабилизации йоказателёй коэффициента трения при нагреве до 400 С, он дополнительно содержит нитриды церия, бориды иттрия и карбонитриды титана при следующем соотношении компонентов , мае,% J Углерод 2,8-3,6 Кремний 3,5-4,8 Марганец 5,1-8,4 Хром2,7-4,5 Нитриды церия 0,03-0,06 Бориды иттрия 0,02-0,07 Карбонитриды 0,3-0,8 титана Остальное Железо

зест3,4 4,5 6,5 3,3 ый

редоженый 1

3,6

2,7

5,1

3,5

3,3 6,5 А.З

23,1 8,4

32,8 4,8 4,5

43,6 2,7 5,1 3,5

53,0 4.2 6,7 3,3

62,8 4,4 4,8 8,4

73,6 3,8 2,2

5,1 8,4 4,5

82,8 4,6

Осталь- 0,5 титана ное

0,02

0,3

и / 0,6 0,06 0,8 0,07 0,02

0,5 0,05 0,07 0,7 0,01 0,2 0,08 0,9 Предел прочности при растяжении, МПа286 330 366 376 Дина1Ф1ческая прочноеть.МДж/м 0,35 0,61 0,72

Чувствительность к горячим трещинам при литье в кокиль, %

Стабильность коэффициента трения при повьшении температуры до ,% Износ при фрикционном трении с нагревом до температуры 400 С, мг/гс 120 96 84 76 Износ при трении скольжением при удельном давлении 10 МПа, мг/км 54 32 27 Эксплуатационная стойкость при фрикционном; тре160 228 282 296 нии, ч

Таблица 2

63 68 85 .65 66 92 69

. I . .

96 98 90 94 96 86 96 324 358 372 302 340 0,820,58 0,69 0,76 0,41 0,54 98 86 80 104 90 58 36 29 66 53 218 264 288 175 238