Чугун Советский патент 1989 года по МПК C22C37/08 

I

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления деталей технологической оснастки, работающих в условиях теп- лосмен, высоких контактных нагрузок и интенсивного износа.

Цель изобретения - повышение контактной ьыносливости, ударной вязкости, износостойкости и хрупкой прочности.

Чугун, состав которого приведен в табл., выплавляют в электропечи.

Присадку феррониобия и дробленных брикетов нитридов ванадия проводят в конце плавки, а металлический иттрйй Ит-1 и Ит-2 вводят непосредственно в ковши перед выпуском в них расплавленного чугуна с температурой 1460-1480°С. Литые детали технологической оснастки и технологические пробы отливают в сухие жидкостеколь- ные формы. Отливки подвергают термической обработке с изотермической .выдержкой в течение 1,1-2 ч при 370- 41G С.

Известный чугун содержит также 0,2% ванадия, 0,1% титана и 0,3% алюминия.

Износостойкость чугуна определяют на машине с возвратно-поступатель4;:

О 00

со ел

О)

ным движением модели 77МТ-Ш при трении с усилием 75-175 МПа при скоростях от 0,1 до 0,2 м/с, оценку фрикционной теплостойкости - на машине трения УМТ-1 при нагрузке 700 кПа и частоте вращения кольцевых образцов 200 , Хрупкую прочность определяют на разрывных 10 мм образцах (после 100 теплосмен в интервале 20- 750 с) на машине Р5, а динамическую прочность на машине КМ-ЗОМ на образцах 10x10x55 мм при полукруглом надрезе 2 мм (тип 1-основной), и определяют на образцах с надрезом. База испытаний при определении предела контактной выносливости - 5, циклов, схема нагружения - качение с тормозным моментом в условиях нормальной температуры окружающей среды.

Свойства чугунов приведены в табл.2,

При концентрации углерода до 2,7% и кремния до 0,7% увеличивается содержание цементита и снижается содер жание бейнита, снижается склонность чугуна к бейнитному превращению, падает вязкость, снижаются хрупкая прочность и контактная выносливость, При увеличении концентрации углерода более 3,1% и кремния более 1,2Z снижаются износостойкость и контактная выносливость. .

Дополнительное введение ниобия повышает термическую стойкость, измельчает структуры легированной матрицы, что повышает хрупкую прочность и контактную выносливость. При содержании ниобия до 0,2% повьпиение этих характеристик недостаточное, а при увеличении концентрации ниобия более 1,1% увеличивается продолжительность изотермической выдержки при термообработке чугуна, повышается концентрация аустенита и снижается содержание бейнита, что приводит к уменьшению хрупкой прочности и уп- ругр-пластических свойств.

Микролегирование чугуна нитридами ванадия измельчает аустенито-бей- нитную структуру и повышает ее стабильность, что способствует увеличению механических свойств и контакт

ной выносливости. Их влияние начинает сказываться с концентрации 0,1%, а при увеличении их содержания более 0,3% повышается концентрация неметаллических включений по границам зерен, снижаются упруго- пластические свойства и хрупкая прочность.

При содержании иттрия ниже нижнего предела недостаточно его модифицирующее и сфероидизирующее действие, Что снижает прочностные и фрикционные свойства. При увеличении содержания иттрия более 0,13% повьппается концентрация неметаллических включений в чугуне и снижается хрупкая прочность и эксплуатационная стойкость. .

Как видно из табл.2, чугун предложенного состава обладает более высокими свойствами, чем известный чугун.

Ф о р м у ла и зо бре т е н ия

Чугун, содержащий углерод, кремний; марганец, хром, никель. Медь, фосфор, молибден, ниобий, ванадий, иттрий и железо, отличающий- с я тем, что, с целью повышения контактной выносливости, ударной вязкости, износостойкости и хрупкой прочности, он содержит ванадий в виде нитридов при следующем соотнощении компонентов, мас,%:

Таблица I

Изобретение относится к чугунам и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в слож- нонапряженных условиях. Цель изобретения - повышение контактной выносливости, ударной вязкости, износостойкости и хрупкой прочности. Чугун имеет следующий состав, мас.%: С 2,7-3,1; Si 0,7-1,2; Мп 0,6-1,2; Сг 0,7-1,5; Ni 2,1-2,9; Си 0,9-1,5; Р 0,2-0,7; Мо 0,5-1,3; Nb 0,2-1,1; Y 0,08-0,13; нитриды ванадия 0,1-0,3, Fe остальное. За счет того, что чугун содержит ванадий в виде нитридов, он имеет следующие свойства: контактную выносливость при нормальной температуре на базе 5x10 циклов при качении 615-730 МПа; а„ 62- 85 Дж/см ; коэффициент фрикционной теплостойкости на машине УМГ-1 при 700 КПа и частоте вращения образца 2,00 4,3 - 5,9; износ на машине 77МГ-1М при нагрузке 75-175 МПа и скорости 0,1-0,2 м/с 35-52 мг; хрупкую прочность после I00 тепло- смен в интервале 20-750 0 на машине Р5 (образцы ф 10 мм) 670-780 МПа. 2 табл. S сл