Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо , отличающийс я тем, что. с целью повышения износостойкости и усталостной прочности, ондсжолнительно содержит азот, кальций и по крайней мере один металл из группу, содержащей церий, магчаий и сурьму, при следующем соотношении комп жентов, вес.%: Углерод 3,3 - 3,7 Кремний 2,0 - 2,2 Марганец 0,4 - 0,7 Хром .0.1 -0,4 Никель О.1 - 1,0 Азот 0,01 - 0,05 Кальций О,О.1 - О,ОЗ Один металл из . грушп 1, содержащей церий, магний и суры0 ,01 - О,05 му Железо , Остальное

t ае (и>

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0,01 - 0,05

И

Остаюа ное й

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПЬ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕ ГЕЛЬСТВУ,(21) 3416791/22-02, (22) 06,04.82 (46) 07.08.83, Бюл; 34 29 (72) Е. И. Марукович, М. И. Карпенко,,М. В. Жельнис и П. В. Землявичк)с (? 1) Могилевское отделение Физико-гех. нического института АН Белорусской CCP (53) 669-15,196 (088,8) (56) 1. Патент США l4 4032334,кл. С 22 С 37/10 (148-111), 1977.

2. Стандарт Каунасского литейного завода "Центролит . Отливки из серого чугуна, с. 8.

: (54).(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости. и усталостной прочности, он дополнительно содержит азот, кальций и по крайней мере один метапл из группЫ, содержащей церий, магний и сурьму, при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 3,3 - 3,7

Кремний 2,0 - 2,2

Марганец . 04 0,7.

Хрм 0,2 -04

Никель 0.1 - 1,0

Азот 0,01 - 0,05

Кальций 0,О1 - 0,03

Один металл из группы, содержащей церий, магний и сурыму

Железо .

10! 10

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составов чугу, на для отливок, работающих в условиях износа.

Известен чугун 1 ) химического состава, вес.%:

Углерод 3,2 — 4,0

Кремний 2,0 - 2,9

Марганец 0,6 — 1Ä0

Хром 1,0 - 1,8

Никель 0,4 — 0,7 .

Молибден 0,8 — 2,6

Железо Остальное

Неоднородность структуры чугуна и наличие массивных карбидных фаз ухудшает его износостойкость, обрабатывае мость и вызывает брак отливок по отбелу и пористости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к изобретению является чугун f2 j, содержащий компоненты при следующем соотношении, aec.%:

Углерод 33-35

Кремний 2,0 — 2,2

Марганец 0,4 — 0,7

Хром До 0,2

Никель До 0,2

Железо Остальное

В качестве технологических примесей известный чугун может содержать до

0,1 вес. серы и до 0,15 вес.% фосфораэ

В oTJIHBKBx c толщиной стенок 30 MM известный чутун обладает следующими механическими свойствами:

Предел прочности при растяжении, МПа 200 - 250

Твердость, НВ 197 - 229

Жидкотекучесть чугуна по спиральной пробе при 1300 С 350 - 400 мм

Отмечаются недостаточные износостойкость и усталостная прочность известного чугуна.

Цель изобретения - повышение износостойкости и усталостной прочности чугуна, Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, goполнительно содержит азот, кальций и по крайней мере один металл из группы содержащий церий, магний и сурьму, при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод . 3,3 -,3,7

Кремний 2,0 - 2.2

33565 з

Марганец 04-07

Хром 0,1 — 0,4

Никель О1 1О

Азот 0,01 — 0,05

5 0,01 — 0,03

Один металл из группы, содержащей церий, магний и сурьму 0,01 — 0,05

Железо Остальное

Азот введен в чугун в качестве легирующего компонента в количестве

0,01 — 0,05 вес.%, которое обеспечивает повышение твердости матрицы и ловы15 шение износостойкости. При введении его в количестве до 0,01 вес. его влияние на структуру и свойства чугуна незначительное, а при увеличении его содержания более 0,05 вес. снижаютщ ся пластичность и вязкость чугуна В отливках, Кальций в количестве 0,01 — 0,03 вес.% способствует повышению литейных свойств, очистке границ литого зерна, 25 иэмельчению. структуры и улучшению фактора формы графитных неметаллических включений. Являясь графитизируюшим элементом, он уменьшает отбел чугуна.

При концентрации до О, 01 вес.% кальций полностью не очищает границы зерен от неметаллических включений, а при увеличении его содержания более

0,03 вес. снижаются прочностные свойства и износостойкость.

Введение металлов-сфероидизаторов графитных включений из группы, содержащей церий, магний и сурьму, в коли честве 0,01-0,05 вес.% повышает прочностные свойства чугуна. При введении этих металлов в количестве. до

0,01 вес.% прочностные свойства повышаются незначительно, а при введении их более 0,05 вес.% увеличивается отбел и снижаются пластические свойства.

1 5

Составы предлагаемого и известного чугунов приведены в табл. 1.

Технология получения предлагаемого чугуна следующая.

Выплавку чугунов производят в индукционной печи.

Легирование чугунов производят в плавильной печи, а модифицирование— в раздаточных ковшах с использованием сфероидиэирующих модификаторов и лиS5 гатур.

При легировании расплевав в печи никель и ферросплавы вводят после снятия шлака при 1400 С.

3, 3,4

Углерод

3,7

3,3 3,4 3 7 3,3 3,4

3,7

Кремний 2,2 2,1 2,0 2,2 2,1 2,0

2,2 2,1

Naprwea 0,4 0,8 О, 7 0,4 0,8 0,7 0,4 О,В

О,Ь

0,7

0,1

Хром О, 1 0,3 0,4

0,1 O 3 0,4 0,1 0,3

0,4

0,1 0,8 1,0

0,1 0,8

1,0

01 098

1,0

0,1

0,01 О, 03 0,08 0,01 0,03 0,08 0,01 0,03 0,08

Кеждай 0,01 0,02 0,03

0,01 0,02 0,03 0 01 0,02 0,03

0,0.1 0,03 0,08

0,01 0,03 0,06

0,01

Оочаеаюе

0,03 0,08

Обреа еде

Остеююе Оо адваое

Оозааеое

3 1033

Для модифицирования полусинтетичес-, кого чугуна предложенного состава использованы; комплексные лигатуры на основе никеля, содержаШие вес.%: марганца 6;5, азота 5,2, кальция 2,0, металла из группы содержащей церий, магний и сурьму 3,0-3,5, углерода 2, .5 и никеляостальное; электропечной ферросилиций, содер- 1л жаший, вес.%: кремния 93, хрома 0,1, кальция 0,1, марганца 0,2, углерода

0,05 и железа - остальное; силикокальций, содержащий вес.%: кальция 12,7, железа 26, углерода О, 5 и кремния — остальное.

Граничные пределы концентраций церия, магния или сурьмы в предложенном чугуне обеспечивает введение комплекс- ро ной лигатуры на основе никеля в количестве вес.%: 0,46 (нижний предел), 1, 36 (среднее содержание, чугуны составов 2, 5,и 8) и 2,3 (верхний предел).

Дополнительное введение ферросилиция в д5 количестве О, 08 % и силикокальция в количестве от 0,03 до 0,07% от веса металла обеспечивало граничные пределы концентрации кальция в чугуне. I

565 4

Введение комплексной лигатуры, содержащей 5,2 вес.% азота, обеспечивает в чугуне концентрацию азота от 0,01 до 0,05 вес.%. При этом усвоение азота из лигатуры в среднем составило

82,6%.

Заливку чугуна производили при

1340 о С. Отливали технологические пробы для сравнительного анализа свойств из чугунов известного и предложенного составов, результаты которого приведены в табл. 2.

Как видно из приведенных данных, чугуны, содержащие вес.%: азот 0,010,05, кальций 0,01-0,03 и металл из группы, содержащей церий, магний и сурьму, 0,01-0,05, имеют повышенную износостойкость и усталостную прочность по сравнению с известным составом.

Сопоставление затрат на производство чугунов базового и предложенного составов, их износостойкости, долговечности и надежности отливок показало, что от использования предложенного чугуна эко номия составляет 11,4-16, 0 руб. на

1 т годного питья.

Зкономический эффект от внедрения изобретения составит более 150 тыс. руб. в год.

1033868

Ч аблица 2

Жидкотекучесть, мм, при T--1300оС

Предел про щости,::

МПа

2, 5МПа и скорости

62,5 м/с, мгlкм

Составитель Н. Касторной

Редактор В. Данко Техред О.Неце Корректор Ю. Макаренко

Заказ 5564/28 Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, уи. Проектная, 4

Усталостная проч ность, МПа

Твердость, НВ

Износ при торцевом трении, мг/rc

Износ при трении скольжением при удельном давлении

520 540 530 510 530 520 520 530 520 350

370 410 450 430 454 F482 386 395 407 250

210 220 230 220 230 245 205 215 221 157. 241 249 255 245 255 261 243 247 269 227

140 134 112 118 106 98 108 102 92 261

76 72 64 68 62 54 58 52 46 12 1