Чугун Советский патент 1983 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлур гической промышленности, в частнос к металлургии чугуна, используемого для изготовления деталей, работающи :в условиях абразивного износа и изгибающих нагрузок . Известны чугуны 1 типа Нихард содержащие, вес.%; Углерод 3,0-3,6 Кремний 0,4-0,7 Марганец 0,4-0,7 Медь 1,5 Никель 3,4-4,75 Хром 1,4-2,5 В СССР они не нашлн широкого применения дефицитности никеля, а также относительно низких литейных свойств. Известен износостойкий , содержащий компоненты в следующих ко личествах, вес.%: Углерод 2,8-3,6 Кремний 0,5-0,8 МарганецДО 1,0 . Хром. 12-18 Молибден2,0-3,0 Железо Остальное сданный чугун обладает пониженной прочностью и неудовлетворительной ме ханической обрабатываемостью. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемснму результату является чугунСз следующего химического состава, вес.%: Углерод 1-3 Кремний 0,5-2 Хром 10,3-35 Молибден 0,2-3 Ванадий 0,1-1 Алюминий Не более 0,5 Железо Остальное Недостатком известного чугуна является низкое сопротивлениэ изгибу, так как при содержании хрома более 10% прочность :белого чугуна значительно падает (появляется достаточно сильное влияние на это свойство хрупкой ледебуритной составляющей). Целью изобретения «вляется повькиение сопротивления изгибу. Цель достигается тем., что чугун, содержащий углерод,.кремний, йарганец, хром, молибден, ванадий, алюминий и железо, имеет следующий химический состав, вес.%: Углерод 2,2-2,6 Кремний 0,5-0,8 Марганец 1,2-1,5 Хром5,0-6,0 Молибден 0,3-Х), 5

Ванадий 0,2-0,35

Алюминий 0,2-0,3

ЖелезоОстальное

Нижний предел содержания углерода (2,2%) обусловлен стремлением дос)Тичь необходимый уровень изностой.кости, а повышение содержания углерода более 2,6%-влечет за собой снижение прочности, вызванное ликвидацией углерода. Кроме того, хромистые чугуны с содержанием углерода более 3% имеют низкую механическую обрабатываемость.

Содержание хрома в предлагаемом чугуне 5-6% лимитируется требованием получения изностойкости, с одной стороны, и необходимой прочности - с другой.

Введение алюминия в состав чугуна вызвано необходимостью получения мелкозернистой литой структуры, которая обладает более высокими прочностными свойствами. При легировании алюминием менее 0,2% свойства чугуна практически не изменяются. Модифицирование алюминием в количестве 0,2-0,3% литое зерно измельчает наилучшим образом. При увеличении содержания алюминия более 0,5% резко увеличивается количество неметаллических включений.

Легирование ванадием позволит воздействовать на формирование структуры в процессе термообработки. Добавка ванадия менее 0,20% не оказывает заметного влияния на свойства чугуна. При увеличении его содержания до 0,35% заметно измельчается вторичная структура благодаря образовавшимся карбидам. Измельчение вторичной структуры приводит к увеличению прочности и росту износостойкости термообработанного чугуна. Дальнейший рост содержания данного элемента .влечет за собой снижение прочности и ухудшение шлифуемости чугуна. Добавка молибдена в количестве, не превышающем 0,3% не влияет на свойства чугуна. При содержании в не молибдена 0,3-0,5% сильно увеличивается прокаливаемость и связанные с ней прочностные характеристики. Введение в- состав материала более 0,5% молибдена экономически невыгодно:,

Часть его может быть заменена в данном случае марганцем. Введение в состав чугуна марганца меньше 1,2% не дает эффекта увеличения прокаливаемрсти.

Повышение содержания марганца больше 1,2% позволяет увеличить прокаливаемость отливок, а следовательно, и их прочность и снизить содержание дефицитного молибдена. Рост содержания марганца в чугуне больше 1,5% не дает дополнительных преимуществ, так как прокаливаемость обеспечивается на достаточно высоком уровне.

Проведено сравнительно исследование структуры и свойства плавок предлагаемого и известного чугунов. 3% С этой целью выплавлены чугуны, составы которых приведены в табл.1.

Таблица 1

1 2,20 0,501,205,000,300,20

2 2,36 0,481,375,400,430,26

3 2,60 0,801,506,000,500,30 2,5 0,7Примесь11,00,30,2

Все плавки отличались по оптимальному режиму, обеспечивающему наибольшее снижение твердости s нагрев до , выдержка в течение 1 затем охлаждение с печью до 730°С и выдержка при этой температуре в течение 2 ч, и наконец, нагрев с печью до и выдержка на протяжении 4ч.

Сравнительная обрабатываемость Ьценивалась при точении заготовок

0,20 Остальное 0,21 Остальное 0,35

0,2

опытных плавок резцом ТК 8 на токарном станке.

Оценка прочности проводилась по величине разрушающей нагрузки при испытании призматических образцов сечением 10 х 10 мм с разрезом Менаж на изгиб сосредоточенной нагрузкой. Количество образцов на точку 5 шт.

Данные по отжигаемости и прочности при изгибе приведены в табл.2. Примечание: обрабатываемость Из табл.2 видно, что сопротивлен предлагаемого чугуна выше, а разбро значений разрушающей нагрузки мень,ше, чем известного. Таким образом, предлагаемый состав белого чугуна, обладая высокой износостойкостью, имеет более иысЬ.кую прочность и лучшую обрабатываемость. . Применение предлагаемого чугуна позволит повысить стойкость деталей в 4 раза, снизить расход дефицитног молибдена максимально в 6 раз. Ожидаемый экономический зффект от внед рения предлагаемого чугуна на Лутугин ом заводе прокатных валков составит 400 тыс. руб.

Таблица стали Х12М принята за 100%. Формула изобретения Чугун, содержаний углерод, крем, марганец, хром, молибден, ваий, алкминий .и железо, отлиющийся тем, что, с целью ышения сопротивления изгибу, .содержит компоненты при следуюсоотношении, вес.%t 2,2-2,6 Углерод 0,5-0,8 Кремний 1,2-1,5 Нарганец 5,0-6,0 0,3-0,5 Молибден 0,20-0,35 Ванадий 0,20-0,30 Алюминий Осталь нов Железо

7998563fc

Источники информации,2. РТМ-28-61 Применение иэносопринятые во внимание при экспертизестойких сплавов для быстроизиашиваю1. Терек А., Байка Л., Легирован-ишхся деталей.

ный чугун - конструкционный матери 3. Патент Японии № 52-28038,

ал. Металлургия, 1978, с. 182. ,кл. 10 J 183, 1978.