SU1468956A1

SU1468956A1 - Cast iron

Info

Publication number: SU1468956A1
Application number: SU874233071A
Authority: SU
Inventors: Михаил Иванович Карпенко
Original assignee: Гомельский политехнический институт
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1989-03-30

Abstract

Изобретение относитс к чугунам и может быть использовано дл изготовлени деталей, работающих в слож- нонапр женных услови х. Цель изобретени - повышение контактной выносливости , ударной в зкости, износостойкости и хрупкой прочности. Чугун имеет следующий состав, мас.%: С 2,7-3,1; Si 0,7-1,2; Мп 0,6-1,2; Сг 0,7-1,5; Ni 2,1-2,9; Си 0,9-1,5; Р 0,2-0,7; Мо 0,5-1,3; Nb 0,2-1,1; Y 0,08-0,13; нитриды ванади 0,1-0,3, Fe остальное. За счет того, что чугун содержит ванадий в виде нитридов , он имеет следующие свойства: контактную выносливость при нормальной температуре на базе 5x10 циклов при качении 615-730 МПа; а„ 62- 85 Дж/см ; коэффициент фрикционной теплостойкости на машине УМГ-1 при 700 КПа и частоте вращени образца 2,00 4,3 - 5,9; износ на машине 77МГ-1М при нагрузке 75-175 МПа и скорости 0,1-0,2 м/с 35-52 мг; хрупкую прочность после I00 тепло- смен в интервале 20-750 0 на машине Р5 (образцы ф 10 мм) 670-780 МПа. 2 табл. S слThe invention relates to cast irons and can be used for the manufacture of parts operating under difficult stress conditions. The purpose of the invention is to increase contact endurance, toughness, wear resistance and brittle strength. Cast iron has the following composition, wt.%: C 2.7-3.1; Si 0.7-1.2; Mp 0,6-1,2; Cr 0.7-1.5; Ni 2.1-2.9; C 0.9-1.5; P 0.2-0.7; Mo 0.5-1.3; Nb 0.2-1.1; Y 0.08-0.13; vanadium nitrides 0.1-0.3, Fe the rest. Due to the fact that cast iron contains vanadium in the form of nitrides, it has the following properties: contact endurance at normal temperature based on 5x10 cycles with rolling 615-730 MPa; a 62-85 J / cm; the coefficient of frictional heat resistance on a UMG-1 machine at 700 KPa and a sample rotation frequency of 2.00 4.3 - 5.9; wear on the car 77MG-1M with a load of 75-175 MPa and a speed of 0.1-0.2 m / s 35-52 mg; brittle strength after I00 heat shifts in the range of 20-750 0 on a P5 machine (specimens f 10 mm) 670-780 MPa. 2 tab. S cl

Description

II

Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано дл изготовлени деталей технологической оснастки, работающих в услови х теп- лосмен, высоких контактных нагрузок и интенсивного износа.The invention relates to metallurgy and can be used for the manufacture of parts of tooling operating under conditions of heat-strain, high contact loads and intensive wear.

Цель изобретени - повышение контактной ьыносливости, ударной в зкости , износостойкости и хрупкой прочности.The purpose of the invention is to increase contact tolerance, toughness, wear resistance and brittle strength.

Чугун, состав которого приведен в табл., выплавл ют в электропечи.Cast iron, the composition of which is given in the table, is melted in an electric furnace.

Присадку феррониоби и дробленных брикетов нитридов ванади провод т в конце плавки, а металлический иттрйй Ит-1 и Ит-2 ввод т непосредственно в ковши перед выпуском в них расплавленного чугуна с температурой 1460-1480°С. Литые детали технологической оснастки и технологические пробы отливают в сухие жидкостеколь- ные формы. Отливки подвергают термической обработке с изотермической .выдержкой в течение 1,1-2 ч при 370- 41G С.The addition of ferroniobi and crushed vanadium nitride briquettes is carried out at the end of smelting, and the metallic yttrium IT-1 and IT-2 are introduced directly into the ladles before releasing the molten iron with a temperature of 1460-1480 ° C. The cast parts of the tooling and the technological samples are cast into dry liquid glass molds. Castings are heat-treated with isothermal exposure for 1.1–2 h at 370–41G C.

Известный чугун содержит также 0,2% ванади , 0,1% титана и 0,3% алюмини .Known cast iron also contains 0.2% vanadium, 0.1% titanium and 0.3% aluminum.

Износостойкость чугуна определ ют на машине с возвратно-поступатель4;:The wear resistance of cast iron is determined on a reciprocating machine4 ;:

О 00About 00

со елcoke

О)ABOUT)

ным движением модели 77МТ-Ш при трении с усилием 75-175 МПа при скорост х от 0,1 до 0,2 м/с, оценку фрикционной теплостойкости - на машине трени УМТ-1 при нагрузке 700 кПа и частоте вращени кольцевых образцов 200 , Хрупкую прочность определ ют на разрывных 10 мм образцах (после 100 теплосмен в интервале 20- 750 с) на машине Р5, а динамическую прочность на машине КМ-ЗОМ на образцах 10x10x55 мм при полукруглом надрезе 2 мм (тип 1-основной), и определ ют на образцах с надрезом. База испытаний при определении предела контактной выносливости - 5, циклов , схема нагружени - качение с тормозным моментом в услови х нормальной температуры окружающей среды.by the movement of the model 77MT-Sh under friction with a force of 75-175 MPa at speeds from 0.1 to 0.2 m / s, the assessment of frictional heat resistance on the UMT-1 friction machine at a load of 700 kPa and the rotation frequency of the ring specimens 200, The brittle strength is determined on discontinuous 10 mm samples (after 100 heat shifts in the range of 20–775 s) on a P5 machine, and the dynamic strength on a KM-ZOM machine on samples of 10x10x55 mm with a semicircular notch is 2 mm (type 1 basic), and are on notched specimens. The test base for determining the contact endurance limit is 5 cycles, the loading scheme is rolling with a braking torque under the conditions of a normal ambient temperature.

Свойства чугунов приведены в табл.2,The properties of cast iron are given in table 2,

При концентрации углерода до 2,7% и кремни до 0,7% увеличиваетс содержание цементита и снижаетс содер жание бейнита, снижаетс склонность чугуна к бейнитному превращению, падает в зкость, снижаютс хрупка прочность и контактна выносливость, При увеличении концентрации углерода более 3,1% и кремни более 1,2Z снижаютс износостойкость и контактна выносливость. .When the concentration of carbon is up to 2.7% and silicon is up to 0.7%, the content of cementite increases and the content of bainite decreases, the tendency of pig iron to bainite transformation decreases, the viscosity decreases, brittle strength decreases and contact endurance decreases. % and silicon more than 1.2Z decrease wear resistance and contact endurance. .

Дополнительное введение ниоби повышает термическую стойкость, измельчает структуры легированной матрицы, что повышает хрупкую прочность и контактную выносливость. При содержании ниоби до 0,2% повьпиение этих характеристик недостаточное, а при увеличении концентрации ниоби более 1,1% увеличиваетс продолжительность изотермической выдержки при термообработке чугуна, повышаетс концентраци аустенита и снижаетс содержание бейнита, что приводит к уменьшению хрупкой прочности и уп- ругр-пластических свойств.The addition of niobium increases thermal stability, crushes the structure of the doped matrix, which increases the brittle strength and contact endurance. When the niobium content is up to 0.2%, the characteristics of these characteristics are insufficient, while increasing the niobium concentration to more than 1.1%, the duration of isothermal holding during heat treatment of cast iron increases, the austenite concentration increases and the bainite content decreases, which leads to a decrease in brittle strength and elastic strength. plastic properties.

Микролегирование чугуна нитридами ванади измельчает аустенито-бей- нитную структуру и повышает ее стабильность , что способствует увеличению механических свойств и контакт The microalloying of cast iron with vanadium nitrides crushes the austenite-bainite structure and increases its stability, which contributes to an increase in mechanical properties and contact

ной выносливости. Их вли ние начинает сказыватьс с концентрации 0,1%, а при увеличении их содержани более 0,3% повышаетс концентраци неметаллических включений по границам зерен, снижаютс упруго- пластические свойства и хрупка прочность .Noah endurance. Their influence begins to manifest itself at a concentration of 0.1%, and with an increase in their content of more than 0.3%, the concentration of non-metallic inclusions at the grain boundaries increases, the elastic-plastic properties decrease and the brittle strength.

При содержании иттри ниже нижнего предела недостаточно его модифицирующее и сфероидизирующее действие, Что снижает прочностные и фрикционные свойства. При увеличении содержани иттри более 0,13% повьппаетс концентраци неметаллических включений в чугуне и снижаетс хрупка прочность и эксплуатационна стойкость . .When the content of yttri below the lower limit is not enough modifying and spheroidizing action, which reduces the strength and friction properties. With an increase in the yttrium content of more than 0.13%, the concentration of non-metallic inclusions in the pig iron is increased and the brittle strength and operational durability decrease. .

Как видно из табл.2, чугун предложенного состава обладает более высокими свойствами, чем известный чугун .As can be seen from table 2, the cast iron of the proposed composition has higher properties than the known cast iron.

Ф о р м у ла и зо бре т е н и F o rm u la i zo bre n i

Чугун, содержащий углерод, кремний; марганец, хром, никель. Медь, фосфор, молибден, ниобий, ванадий, иттрий и железо, отличающий- с тем, что, с целью повышени контактной выносливости, ударной в зкости , износостойкости и хрупкой прочности , он содержит ванадий в виде нитридов при следующем соотнощении компонентов, мас,%:Cast iron containing carbon, silicon; manganese, chrome, nickel. Copper, phosphorus, molybdenum, niobium, vanadium, yttrium and iron, characterized in that, in order to increase contact endurance, impact toughness, wear resistance and brittle strength, it contains vanadium in the form of nitrides in the following ratio of components, wt.% :

Таблица ITable I

Claims

Claim

Cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, Copper, phosphorus, molybdenum, niobium, vanadium, yttrium and iron, characterized in that, in order to increase contact endurance, impact strength, wear resistance and brittle strength, it contains vanadium in the form of nitrides in the following ratio of components, wt.%:

Silicon Carbon 2.7-3.1 0.7-1.2 Manganese 0.60-1.2 Chromium 0.7-1.5 Nickel 2.1-2.9 Copper 0.9-1.5 Phosphorus 0.2-0.7 Molybdenum 0.5-1.3 Niobium 0.2-1.1 Yttrium 0.08-0.13 Va nitrides nadia 0.1-0.3 Iron Rest

1468956 ⁶

Table I

Composition Content elements wt.% (iron rest) with I Si | Mp | SG | N1 ί? .. 1 P | But | Nb | Vn L

Proposed

1 2.7 0.7 0.6 0.7 2.1 0.9 0.2 0.5 0.2 0.1 0.08 2 2.9 0.9 1,1 1.3 2,5 1,2 0.5 0.8 0.7 0.17 0.10 3 3,1 1,2 1,2 1,5 2.9 1,5 0.7 1.3 1,1 0.30 0.13 . 4 2,5 0.6 0.4 0.5 1,5 0.6 0.1 0.2 0.11 0.05 0.05 5 Famous 3.3 1,5 1.4 1.9 3.2 1.7 0.9 1,6 1.36 0.34 0.17 6 3.0 2.6 0.8 0.15 2.0 1.4 0.3 oz 0.35 - 0.15

>. <

table 2

Composition of cast iron Contact endurance, MPa Dynamic strength, en J / cm ² Coefficient of frictional heat resistance Brittle strength, MPa Wear mg The content of structural components,% Austenite Bainite Proposed 1 615 62 4.3 670 52 75 25 ‘2 706 78 5,4 764 41 61 39 3 730 85 5.9 780 35 45 55 4 513 28 2.2 620 166 89 eleven 5 572 37 3,1 661 56 80 20 Famous 6 510 23 1.7 371 170 77 8