Чавун

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, алюминий, фосфор, бор, железо, отличающий-с я тем, что он дополнительно содержит ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 3,2—3,8 Кремний 3,2-3.8 Марганец 0,4-0,9 Хром 1,6-1.9 Никель 0,3-0.96 Медь 0,3-1,5 Титан 0,15-0,21 .Алюминий 0,05-0,3 Фосфор 0,05-0,5 Бор 0,005-0,015 Ванадий 0,22-0,3 Железо Остальное. Известный чугун характеризуется недостаточной твердостью, износостойкостью при работе изделий в условиях циклических нагрузок в нагретом состоянии. Наиболее близким к предложенному яв ляется чугун, содержащий, мас.%: Углерод 3,3-3.8 Кремний 2,1-2,6 Марганец 0,3-0,8 Хром 0,1-0,5 Никель 0,05-0,5 Медь 0,1-0,6 Титан 0.001-0.3 Алюминий 0.001-0.1 Фосфор 0.05-0,2 00 00 ел оэ о 8358 Бор 0,005-0,08 Железо Остальное (2) Известный чугун имеет недостаточную износостойкость, предел прочности при изгибе и недостаточную ударную вязкость. В основу изобретения поставлена задача усовершенствования состава чугуна путем пведения нового компонента и изменения количественного состава компонентов, что обеспечивает повышение его износостойкости, прочности при разрыве и ударной вязкости, в результате чего обеспечивается возможность работы отливок из эгого чугуна в условиях повышенного износа, циклических нагрузок и повышенных температур Поставленная задача решается тем, что чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, титан, алюминий, фосфор, бор, железо, дополнительно содержит ванадий и имеет следующее содержание компонентов в мас.%: Углерод 3,2-3,8 Кремний 3,2-3,8 Марганец 0,4-0,9 Хром 1,6-1,9 Никель 0,3-0,96 Медь 0,3-1,5 Титан 0,15-0,21 Ванадий 0,22-0,3 Алюминий 0,05-0,3 Фосфор 0,05-0,5 Бор 0,005-0.015 Железо Остальное. Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим образом. 1 Углерод является основным элементом, определяющим структуру металлической матрицы и количество карбидной фазы в сплаве. Увеличение содержания его в сплаве свыше 3,8% приводит к образованию грубых графитных включений, наличие которых недопустимо из-за резкого снижения твердости и износостойкости чугуна. При содержании углерода менее 3,20% уменьшается в структуре количество цементита и износостойкости чугуна. 2. Содержание кремния выше 3,8% при водит к окрупчиванию сплава из-за появления силикокарбида; ниже 3,2% кремния в структуре появляется цементит и уменьша ется устойчивость против задира. 3. Марганец в интервале 0,4-0,9% способствует увеличению перлита и, со ответственно, уменьшению феррита в металлической основе чугуна, повышая тем самым прочность чугуна. При выбранном ин тервале марганца в структуре чугуна прояв ляется его кэрбидообразующее действие, 20 25 30 35 40 « 50 что ведет к повышению твердости цемента и увеличению количества пластинчатого ледебурита, что способствует повышению износостойкости. 4. Хром при содержании 1,6 - 1,9% уп рочняет металлическую основу, оказывает карбидообразующее действие, что обеспе чивает повышение износостойкости чугуна. 5. Никель (0,3-0,96%) измельчает струк туру металлической основы, увеличивает ко личество перлита в чугуне. 6. Медь в предложенном интервале 0,3-1,5% способствует увеличению перлит ной структуры металлической основы, поэ тому ее часто применяют как обязательную присадку для чугуна с повышенными значе ниями прочности и износостойкости. 7. Титан в интервале 0,15-0,21% способ ствует измельчению перлито-карбидных ко лоний, повышению прочности матрицы и микротвердости структурных составляю щих, стабилизации структуры и твердости чугуна. 8. Алюминий, входящий в состав чугуна в количестве 0,05-0,3% способствует повы шению термической стойкости, уменьшает количество подкорковых газовых раковин, снижает содержание растворенного кисло рода, связывая его в оксиды. 9. Ванадий (0,22-0,3 %) образует в чугуне карбонитриды, а также входит в комплекс ные карбиды цементита перлита наряду с хромом. Это обеспечивает повышение твер дости матрицы и в целом износостойкости чугуна. 10. Увеличение содержания фосфора до 0,5% в предлагаемом чугуне связано с тем, что он способствует раздельной кри сталлизации фаз, повышению количества фосфидов с высокой микротвердостью. Уве личение содержания фосфора более 0,5% приводит к огрублению структуры, сниже нию физико-механических характеристик сплава. 11. Ввод бора в количестве 0,005-0,015% обеспечивает образование твердых включе ний, дисперсных по своему характеру и рас полагающихся равномерно по всему объему отливки. Такие включения бора придают чу гуну высокую износостойкость. Пример конкретного применения. Чугун выплавляли в индукционной печи по обычной технологии. Для легирования чугуна использовали известные ферросплавы (FeCr, FeSI, FeV, FeB и др). Легирование чугуна осуществляли в тигле печи, а ввод ферробора и алюминия производили на дно ковша перед выпуском расплава в ковш из печи I 8358 6 2 нии 7,5 кг/мм . В качестве смазки использовали масло АС-8. Результаты сравнительного анализа испытаний заявляемого чугуна и прототипа приведейы в таблице. Проведение испытания показало, что прочность при разрыве, износостойкость и ударная вязкость заявляемого чугуна выше, чем прототипа на 30...66%, 17...50% и 26...32% соответственно. Для определения свойств производили отливку технологических проб из чугуна известного (плавки № 6-8, таблица) и предложенного составов (плавки № 1-5, таблица). Механические свойства (ов и КСИ) определяли по известным методикам. Износостойкость определяли на паре трения "металл по металлу". Износ чугуна поршневых колец производили на машине трения с возвратно-поступательным движением при давле Химический состав и результаты испытании исследуемых сплавов Чугун Иэвест і 1 і ас % N1 і*! ! s. С ныи Хи мический состав м 1 Р 2 3 4 5 Прототип 6 7 8 32 .—t--------------- 361 38 31 39' 33 36 38 32 04 3 54 38 [ 3 05 3 87 1 21 24 26 Упорядник Замовлення 4532 , 1 03 0 55 ое Ті * копь ца иая раз Мкм/ч вяч КОСТЬ .рыв АІ В Fe 03 МПа ... 03 0 15 0 05 0 55 0 96 0 25 105 101 15 02 17 0 18 021 01 03 0 32 05 0 039 06 01 0 05 03 05 01 04 1 Об 0 001 0 04 03 0 05 01 02 | К.СИ 2 Дж/см °в і і І 05 , °з 1 НОСТЬ 1 И8 V j 1 1 78 j 19 | 151 2 04 і І Удар 1 Си ! і є 0 65 09 03 105 Износ 1 і » . Проч --------- J 005 . 0 22 0 26 ' 03 019 ' 041 Техред М.Моргентал і ------------------------ 0 19 03 0 04 0 35 0 005 0011 0015 0 004 0017 0 001 0 05 01 0 005 0 03 0 08 90 525 300 11 98 87 899 345 85 815 380 91 217 305 84 703 285 105 0 95 1 15 0 90 11 2 106 97 89 93 993 290 92 230 295 9О5Ю 251 2 30 1 20 1 15 74 86 84 Коректор О. Кравцова Тираж Підписне Державне патентне відомство України, 254655, ГСП, КиТв-53, Львівська пл., 8 Відкрите акціонерне товариство "Патент", м. Ужгород, вул.ГагарІна, 101