Ковкий чугун

Ковкий чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3656059/22-02 (22) 24. 10.83 (46) 23.05.85. Бюл. У 19 (72) M.È.Êàðïåíêî, Е.И.Марукович, Е.В.Янин и М.В.Жельнис (11) Могилевское отделение Физико технического института AH Белорусской

ССР. (53) 669. 15-196(088. 8) (56) 1. Ковкий чугун. ГОСТ 1215-79.

2. Авторское свидетельство СССР .

У 916576, кл С 22 С 37/08, 1982. (54) (57) КОВКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, „„SU„„1157114

4(si) С 22 С 37/10 алюминий и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппе ния сопротивления задиру при сохранении уровня износостойкости и термостойкости, он дополнительно содержит азот и бор при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод

Кремний

Марганец

Ванадий

Алюминий

Азот

Бор

Железо

1157114

Изобретение относится к металлур гии, в частности к разработке составов ковкого чугуна для отливок, работающих в условиях трения и переменных температур.

Известен ковкий чугун следующего химического состава, мас.%:

Углерод 2,5-2,9

Кремний 0,8-1,2

Марганец 0,3-0,6 .Алюминий 0,02-0,025

Железо Остальное

М

В качестве примесей чугун содержит серу до О, 18%, фосфор до О, 18% и хром не более 0,08% )1)..

Однако этот чугун имеет недостаточные сопротивление задиру, износостойкость и термостойкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является ковкий чугун, содержащий, мас.%:

Углерод 2,5-2,9

Кремний 0,8-1,2

Марганец 0,3-0,6

Алюминий 0,020-0,025

Ванадий 0,032-0,574

Железо Остальное

В качестве технологических примеr сей ковкий чугун может содержать не более 0,18% серы, не более 0,18% фосфора и не более 0,08% хрома (2) .

Однако известный чугун имеет не5 IS

25 достаточную сопротивляемость задиру, а также не сохраняет уровень износо- 35 стойкости и термостойкости при трении в среде, загрязненной абразивом, при переменных температурах.

Цель изобретения — повьппение сопротивления задиру при сохранении уровня износостойкости и термостойкости.

Указанная цель достигается тем, что ковкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, алюминий и железо, дополнительно со держит азот и бор при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 2,2-2,9

Кремний 0,8-1,5

Марганец 0,3-0,7

Ванадий 0,03-0,5

Алюминий 0,012-0,03

Азот 0,02-0,18

Бор О, 002-0, 02

Железо Остальное

Микролегирование чугуна азотом в количестве 0,02-0, 18 мас.X упрочняет перлит, повышает его стабильность и в результате увеличивается со-. противляемость чугуна задиру и снижается износ при сухом трении. При содержании азота менее 0,02 мас.% прочность перлита недостаточна и не достигается существенного повышения сопротивляемости чугуна задиру. Увеличение концентрации азота более

О, 18 мас.% повьппает содержание карбо-, нитридов по границам зерен, укруп- . няется структура, что приводит к снижению сопротивляемости чугуна задиру, увеличению износа при сухом трении и, снижению пластических свойств чугуна.

Бор при содержании 0,002,-0, 02 мас:Й измельчает матрицу, повьппает твердость литого металла и стабильность структуры при трении с высокими удельными нагрузками, что способствует повьппению сопротивляемости чугуна задиру. При содержании его до 0,002 мас.% твердость матрицы и сопротивляемость задиру недостаточны. При концентрации бора более

0,02 мас.% снижается пластичность металла, увеличивается количество боридов по границам зерен литого металла, их коагуляция, выкрашивание чугуна при трении и в результате снижается сопротивляемость задиру и растет износ при трении.

Предложенный ковкий чугун может быть выплавлен дуплекс-процессом вагранка — электрическая печь. Выпуск расплава доэвтектического соста. .ва производят из вагранки при т

1670-14!О К и перегревают в электропечи до 1750-1780 К.

Пример . Опытные плавки проведены дуплекс-процессом вагранка— дуговая электропечь . В качестве ших-. ты используют литейные и передельные чугуны, возврат производства прессоного цеха и литейного цеха ковкого чугуна.

Температура чугуна при выпуске из ватранки составляет 1700 К. Микролегирование феррованадием и модифицирование ферробором производят в литейных ковшах. Отливки и образцы для механических испытаний отливают в сырые формы. Графитизирующий отжиг производится в конвейерных элект" ропечах сопротивления: первая стадия — при 1200- 1250 К, а вторая стадия отжига - при 1000-1030 К.

57114

Таблица!

Содержание, мас,g

1 2 L Т

Чугун

Si Ип V А1

0,2

2,7

Известный

0,02

0,5

1, 12

Предложенный

2,2

О, 012

0,03

0,3

1,5

0,016

0,21

0,5

2,7

1,2

2,9

0,50

0,8

0,030

0,020

0,7

0,6

2,7

1 2

0,30

0,03 0,012

2,2

0,3

1,5

2,2

1,5

0,03

0,О12

0,012

0,012

0 3

2,2

1 5

0,05

1,5

2,2

ОФ050,3

0,2

О, 0t 0 01

0,6

3,0

1,7. 0,04

0,60

0,8 Продолжение табл. 1

Х t 7

К S P Си Ре

0,15

Известный

Предложенный .1

0,11 0;04

0,12 0,06

0,002 0 02

0,01" О, 12

oэ1

0,1 з 11

В табл. 1 приведены химические составы исследованных ковких чугунов в табл. 2 — механические свойства и термическая стойкость при термоциклировании в интервале температур

300-1 120 К.

Интенсивность изнашивания определяют на образцах-пластинах 30х40 мм с шероховатостью поверхности не нике

7-го класса по методике (ГОСТ 278973), соответствующей ГОСТУ 23.208-79.

Временное сопротивление при растяжении определяют на стандартных 16-миллиметровых образцах.

Таким образом, введение в состав известного чугуна бора и азота в за- данных соотношениях обеспечивает получение в отливках комплекса новых свойств, сочетающих в себе высокие значения сопротивления задиру, изно5 состойкости и термической стойкости.

Эксплуатационная стойкость предложенного ковкого чугуна в условиях трения и переменных температур в 1,32

10 . 1,44 раза выше, чем известного xos" кого чугуна.

Зкономический эффект от внедрения предложенного ковкого чугуна состав15 ляет 1,4,5 — 76 руб. на тонну годного литья

О, О, 08 - Остальное

1157114

Продолжение табл.1

Содержание, мас.Жчугун

Я И Си

3 0,02: 0)18 0,18

0,15

0,08

0; 15

0 .1 15

0 08

0,11

5 0,002 0,.01 О, 1

0,04

6 0.,001

0,02 0,1

0,11

0,04

7 0,02 0,02 0,1

0,11 0,04

8 003 0018 О 1

О, 11 0,04

О:,11 0,04

9 0,001

0,01

0,1

1О 0 025 0,,20

0 18 0 015 0,08

Чугун звестнцй

663 771

° ЮФ

Таблица2(Показатели

Пр едложенньщ

Предел прочности при растяжении, МН/м2 565

844 748

3,8 4 0

267 250

5 2 . 4,2

241 255

3,5

249

Твердость, НВ!

Термостойкость, циклов

1230

100

2450 2620 2800 ., 2940 2750

42

Средний износ при сухом трении мм/1000 м

0,027 0,022 . 0,015 0,012 0,016

Эксплуатационная стойкость, Х t 44 138 135

132

"4 0021 О 19

Относительное удлинение, Х

Интенсивность изнашивания, Х

Сопротивление задиру, МПа м/с

Износ при трении в среде, загрязненной абразивом, мг/гс

1 2 3 4

1470 . 1520, 1760 1486

27,6 18,2 32,6

1 l )7114

Продолжение табл.2

Чугун

9 ) 10

Предел прочности при растяжении,NH/м

595 618 805

741 630 645

Относительное Удлинение, %

5,3

Твердость, НВ

240 240 249 253 221 222

Термостойкость, циклов

1321 1285 1508 1492 1380 1396

Интенсивность изнашивания, %

88,6 89

91

Сопротивление задиру, МПа м/с

2580 2565 2720 2690 2430 2475

Износ при трении в среде, загрязненной абразивом,мг/гс 39

0,24

Эксплуатационная стойкость,%

108

103

Составитель H.Êîñòîðíîé

Редактор Г.Волкова Техред Т.Фанта Корректор А.Тяско

Заказ 3288/26 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная, 4

Средний износ при сухом трении мм/1000 м

Предложенный

) б (7. ) Й

5,1 3,9 3,7 3 5 2,9

30,7 29,5 39, 5, 40,2

0,23 0,18 0,17 0,27 . 0,26