SU1468957A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии и может быть использовано дл  получени  литых деталей, работающих при высоких температурах под нагрузкой. Цель изобретени  повышение критической нагрузки, вы- зывакщей пластическую деформацию в интервалах температур 673-813К, из- носостойкости, термостойкости и жид- котекучести. Предлагаемый чугун содержит компоненты в.следующем соотношении , мас,%: С 3,0-3,6; Si 1,8- 2,4;-Мп 0,005-0,04; V 0,05-0,14; Мо 0,1-0,5; А1 0,1-0,5; Ni 0,1-0,6; Сг 0,1-0,5; Та и/или Nb 0,15-0,35; Ti 0,01-0,50; Zr 0,2-0,8; Sb 0,05- 0,10; As 0,1-0,4; Fe ост. Чугун имеет следукнцие свойства: ..жидкотекучесть 128-135 мм; износ 0,093-0,0132 г, термостойкость 52-60 циклов до разру - шени , критическа  нагрузка пластической деформации при 673 К 301- 368 МПа, при 873 К 278-346 МПа. 2 табл. W

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  получени  литых деталей, работающих при высоких температурах под нагрузкой .

Цель изобретени  - повьппение критической нагрузки, вызывающей пластическую деформацию в интервалах температур 673 - 873 К, износостойкости, термостойкости и -идкотекучести.

Пределы содержани  элементов в составе чугуна установлены экспериментально . Содержание углерода и кремни  определено, исход  из обеспечени  требуемой графитизации сплава . Минимальное их содержание обес-

: печивает получение в чугуне при максимальном содержании карбидообразую- щих элементов, не более 10% структурно свободных карбидов.. Максимальное содержание углерода и кремни  рбусловлено снижением износостойкости и величины критической нагрузки, вызьгаан цей пластическую, деформацию при содержании легирующих элементов на нижнем уровне, так и в термооб- работанном виде. Минимальное содержание ванади  и молибдена обеспечивает требуемый запас прочности и износостойкости при высоких температурах . Верхние пределы содержани  этих элементов ограничены вследствие

4iab

аи

00

0 сд

их сильного отбеливающего действи , из-за чего снижаетс  критическа  нагрузка, вызывающа  пластическую дформацию .

Сурьма в чугуне в количествах 0,05-0,1% способствует получению высокодисперсной перлитной структуры с количеством феррита не более 10%. Содержание сурьмы менее 0,05% приво дит к ферритизации металлической основы чугуна, а выше 0,1% огрубл е перлитную составл ющую и снижает износостойкость и приводит к уменьшению критической нагрузки при плас- тической деформации.

Алюминий в составе сплава  вл т- с  сильным графитизатором. Оксиды алюмини   вл ютс  подложками дл  кристаллизации графита. Добавка алю- мини  выше 0,5% приводит к сильной ферритизации матрицы, а ниже 0,1% не оказывает вли ни  на зффект гра- фитизации. Содержание алюмини  в пределах 0,1-0,5% измельчает включени  графита. Положительное вли ние алюмини  на износостойкость св зано с по влением в составе чугуна эвтек- тоида структуры сложного карбида , взамен цементита. Присутстви алюмини  в пределах 0,1-0,5% исключает также образование газовой пористости в отливках.

Никель, введенный в сплав в количестве 0,1-0,6% за счет снижени  температуры у - oi преврал1ени  замед- л ет диффузию атомов углерода и образование графита в процессе перлитного превращени , тем самым повыша  прочность и гор чую твер-. дость сплава.

Наличие в сплава указанного элемента способствует, кроме того, более равномерному распределению свойств по сечению отливки.

Ниобий и тантал очень близки между собой как по химическим свойствам так и по вли нию на свойства сплавов системы Fe-C. Введение в состав чугуна ниоби  и тантала способствует перлитизации металлической матрицы и повышает дисперсность фаз за счет образовани  сложных устойчивых карбидов Nb,,Cg и Та„С, твердость которых соответственно равна 83 и 82 ед HRA. Располага сь вдоль гра- ниц эвтектических зерен, они преп тствуют их росту, что повьппает критическую нагрузку пластической деформации и способствует снижению износостойкости чугуна. Содержание ниоби  или (и) тантала на уровне 0,15% сооветствует существенному увеличению порога начала пластической деформации . При содержании свыпш 0,35% данные элементы ухудшают жидкотеку- честь и износостойкость сплава вследствие образовани  сплоиной сетки карбидов .

Титан, начина  с добавок 0,01% оказывает сильное графитизирующее действие на чугун. Облада  большим сродством к азоту и кислороду, растворенным в чугуне, он образует многочисленные подложки дл  кристаллизации графитной фазы, измельча  графит При содержании CBbraie 0,5% титан способствует образованию первичных карбидов , снижающих критическую нагрузку пластической деформации.

Хром при содержании до 0,5% упроч |Н ет металлическую основу чугуна. концентрации свыгае 0,5% хром повышает износостойкость, но снижает жидкотекучесть и критическую нагрузку пластической деформации за счет образовани  большого числа карбидов и , именлцих кубическую форму и служащих концентраторами напр жений при деформации и ухудшающих течение расплава по каналам литейной формы;

Цирконий при вводе его в чугун в количестве 0,2-0,8% измельчает включение графита и оказывает положительное воздействие на металлическую основу чугуна. Повышение дисперсности матрицы и ее гомогенизации привод т к повышению критической нагрузки пластической деформации и износостойкости. При содержании свыше 0,8% цирконий приводит к образованию карбидов. Така  структура способствует снижению прочностных свойств сплава при высоких температурах . Добавка циркони  менее 0,2% способствует измельчению включений графита, но не упрочн ет металлическую основу сплава.

Ввод мышь ка в количестве О,1- 0,4% вызывает снижение температуры эвтектического превращени  на 293 К и повьшает температуру эвтектоидного превращени  на 288 К и тем самым оказывает существенное вли ние ИР только на графитообразование, но и.

на металлическую основу чугуна, что позвол ет существенно повысить износостойкость , жидкотекучесть и термостойкость сплава, а также увеличить критическую нагрузку, при которой начинаетс  пластическа  деформаци .

Вьтлавку чугунов производ т в тигельной печи ЛПЗ-67. В качестве шихтовых материалов примен ют металли- зованные окатыши, возврат собственного производства, электродный бой, кристаллический кремний и ферросплавы . После расплавлени  окатышей и скачивании шлака в жидкую ванну догружают возврат и расплав перегревают до температуры 1723-1753 К, Хром, молибден, ванадий и мьш1ь к ввод т в расплав в виде ферросплавов ФМ1 (58% Мо) и Eg - 1 (35% V), фер- ромьш1ь ка (32% As) и феррохрома ФХ,

Циркрнйй, сурьму,алюминий и никель в виде кристаллической сурьмы СуО, электролитического никел  Н-3, алюмини  АВ97 и циркони .

Расчет шихты дл  получени  чугуна предлагаемого состава осуществл етс  с учетом усвоени  кремни  сурьмы, циркони  и алюмини  на уровне 85-90% хрома, ванади , никел  и молибдена - иа уровне 75-80%, Ниобий и тантал и сплав ввод т в виде лигатуры ЖНБ (ВТУ)(КЗФ-6-67) с содержанием NbfTa - 25%. Усвоение лигатуры ЖНБ при температуре 1753 К составл ет 65%. Усвоение мышь ка из ферромьш1ь ка составл ет 70-80%.

Составы чугунов приведены в табл, 1.

Испытани  на износостойкость провод т в режиме сухого трени  скольжени  (V 1,2 м/с, Р 30 кг/см) на машине МТ-2.

Критическую нагрузку пластической деформации определ ют иа Образцах0

5

0

5

0

диаметром 16 мм и высотой 100 мм по следующей методике.

Образец, закрепленный в приспособление , нагружают последовательно при одновременном нагреве по центру (673-873 к) и фиксируют нагрузку, при которой происходит деформаци  чугуна.

Свойства сплавов представлены в табл,2. Как видно из табл.2, введение в состав сплава мьшгь ка.и циркони  повьш1ает жидкотекучесть, критическую нагрузку пластической деформации сплава, а также его износостойкость и термостойкость.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, ванадий, молибден, алюминий, никель, хром, ниобий и/ипи тантал, титан, цирконий и железо, . отличающийс  тем, что, с целью повьппени  критической нагрузки , вызывающей пластическую деформацию в интервале 673-873 К, износостойкости , термостойкости и жцд- котекучести, он дополнительно -содержит сурьму и мышь к при следующем соотношении ингредиентов, мас.%:

   35

   40

   45

   1468957

   10 Габлица2

   2)

   105 ТЗТ 132 128 141 117

   Oj,l28

   295

   3 4 5 6

   0,0093301

   0,0101319

   0,0132368

   0,0120287

   0,0148356

   295

   270

   М.

   301

   52 60 56 68 52