Легированный чугун

 

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам легированных чугунов для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа и циклических нагрузок, например валков прокатных станов, деталей грязевых и погружных насосов и т.п. Предложен чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий и железо, который содержит также азот и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем содержании компонентов, мас. %: углерод 2,8-3,2; кремний 0,8-1,4; марганец 0,3-0,5; хром 14,0-16,0; никель 0,2--0,3; ванадий 0,1-0,8; азот 0,1-0,3; РЗМ 0,01-0,2; железо остальное. Техническим результатом изобретения являются повышение предела прочности и выносливости. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, а именно к составам легированных чугунов для изготовления изделий, работающих в условиях повышенного износа и циклических нагрузок, например валков прокатных станов, деталей грязевых и погружных насосов и т.п.

Известен чугун [1], содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. %: Углерод - 1,5 - 2,5 Кремний - 1,5 - 2,0 Марганец - 3,0 - 6,0 Хром - 6,0 - 10,0 Ванадий - 1,0 - 8,0 Молибден - 1,5 - 3,0 Алюминий - 0,03 - 1,0 Азот - 0,01 - 0,05 Кальций - 0,03 - 0,10
Железо - Остальное
Указанный чугун обладает недостаточной для изготовления указанных изделий твердостью и прочностью. Его прочность составляет 40-48 HRC, а предел прочности 250-300 МПа.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун [2], содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 2,8 - 3,2
Кремний - 0,8 - 1,4
Марганец - 0,3 - 0,6
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 0,2 - 0,3
Ванадий - 1,1 - 1,3
Свинец - 0,03 - 0,10
Вольфрам - 0,001 - 0,05
Железо - Остальное
Этот чугун имеет повышенную износостойкость и твердость, но недостаточно стабильно высокие показатели прочности и низкий предел выносливости (таблица).

Технической задачей, решаемой настоящим изобретением, является повышение предела прочности и выносливости чугуна.

Поставленная техническая задача достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий и железо, содержит также азот и редкоземельные металлы (РЗМ) при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 2,8 - 3,2
Кремний - 0,8 - 1,4
Марганец - 0,3 - 0,6
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 0,2 - 0,3
Ванадий - 0,1 - 0,8
Азот - 0,1 - 0,3
РЗМ - 0,01 - 0,2
Железо - Остальное
Таким образом, предложенный состав чугуна отличается от прототипа изменением содержания ванадия и введением новых компонентов: азота и РЗМ.

В связи с растворением ванадия в основе его содержание выше 0,8% (остальные 0,5% идут на образование карбидов) приводит к повышению хрупкости и усталостной прочности чугуна. Нижний предел 0,1% ванадия определен как препятствующий растворению азота в твердом растворе.

Азот вводят в состав для компенсации снижения ванадия. При содержании ниже 0,1% азота его содержание мало сказывается на усталостной прочности, а выше 0,3% в рассматриваемой композиции может привести к появлению азотистой пористости.

Модифицирование редкоземельными элементами (РЗМ) в пределах 0,01 - 0,2% позволяет ликвидировать негативное влияние вредных примесей и осуществить размельчение как карбидов, так и основы.

Все мероприятия в комплексе позволяют увеличить усталостную прочность чугуна при стабилизации на верхнем уровне прочностных характеристик, твердости и износостойкости.

Опробование чугуна производили путем выплавки его в индукционной печи. Модифицирование РЗМ осуществлялось их введением в ковш в виде лигатуры, содержащей иттрий, церий и другие РЗМ. Отливка производилась в металлические формы. Отливались заготовки в виде цилиндров диаметром 20 мм и длиной 200 мм. Заготовки проходили термообработку по режиму: нагрев на 1030 - 1050oC, охлаждение на воздухе, отпуск 540-560oC, охлаждение с печью.

Свойства известного чугуна (прототипа) и предлагаемого на нижнем, среднем и верхнем уровне по легированию ванадием, азотом и РЗМ представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предел выносливости (усталостная прочность) имеет наиболее высокие показатели по сравнению с прототипом и легированием за пределами предлагаемого химсостава, что позволяет его успешно промышленно применять для нагруженных деталей типа бандажей прокатных валков.

Источники информации
1. Авторское свидетельство СССР N 863702, кл. C 22 C 37/00, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР N 1089163, кл. C 22 C 37/00, 1984.


Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий и железо, отличающийся тем, что он содержит также азот и редкоземельные металлы (РМЗ) при следующем содержании компонентов, мас.%:
Углерод - 2,8 - 3,2
Кремний - 0,8 - 1,4
Марганец - 0,3 - 0,5
Хром - 14,0 - 16,0
Никель - 0,2 - 0,3
Ванадий - 0,1 - 0,8
Азот - 0,1 - 0,3
РМЗ - 0,01 - 0,2
Железо - Остальноеи

РИСУНКИ

Рисунок 1



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано как антифрикционный материал, в частности, для изготовления деталей, работающих в условиях с повышенными окружными скоростями

Чугун // 2116372
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам чугуна, используемого в качестве товарного ванадиевого чугуна, а также для конверторного передела с получением ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта

Чугун // 2116371
Изобретение относится к черной металлургии, а именно к составам чугуна, используемого в качестве товарного ванадиевого чугуна, а также для конверторного передела с получением ванадиевого шлака и углеродистого полупродукта

Чугун // 2112073
Изобретение относится к металлургии, в частности к чугунам с шаровидной формой графита для получения отливок, обладающих в исходном состоянии высокой пластичностью и прочностью

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке сплавов на основе системы железо-углерод для изготовления литых износостойких и ударопрочных изделий, например помольных шаров, и к способу получения таких сплавов

Изобретение относится к области металлургии, в частности к серым чугунам с пластинчатым графитом, используемым в узлах трения

Чугун // 2098508
Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к составам деформируемых чугунов, которые могут быть использованы для изготовления пластическим горячим и холодным деформированием труб для нефтепроводов

Чугун // 2098507
Изобретение относится к легированным чугунам, которые могут быть использованы при изготовлении сварочных электродов для электродуговой сварки и наплавки чугунных изделий

Изобретение относится к области металлургии, в частности к чугунам с шаровидным графитом, используемым в узлах трения

Чугун // 2124066
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов износостойкого чугуна для получения различного типа литых валков, используемых в металлургии , строительной и пищевой промышленности (мукомольной, кондитерской, пивоваренной), и других видов размольного оборудования

Изобретение относится к металлургии, в частности, к разработке составов чугуна для изготовления мелющих тел и быстроизнашивающихся деталей, таких, как броневые плиты шаровых мельниц, била, щеки щековых дробилок и тому подобное

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению высококачественного чугуна с пониженным содержанием вредных примесей, используемого для получения отливок и выплавки стали высокой чистоты

Чугун // 2130089
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугунов для изготовления деталей, работающих в узлах трения, а также для режущего инструмента

Чугун // 2137858
Изобретение относится к металлургии, в частности к чугунам, эксплуатируемым в условиях трения со смазкой с высокими динамическими нагрузками

Чугун // 2138576
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов высокопрочных чугунов, которые могут быть использованы для изготовления высоконагруженных деталей автомобилей, например коленчатых валов, запорной арматуры в нефтегазодобывающей отрасли

Изобретение относится к металлургии, в частности к чугунам, которые могут быть использованы для изготовления валков горячей прокатки, работающих при повышенных температурах, больших удельных нагрузках и высоких скоростях прокатки, в частности для валков чистовых и предчистовых клетей листовой горячей прокатки непрерывных станов и для изготовления обечаек для бандожированных опорных валков горячей прокатки

Чугун // 2138578
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов высокопрочных чугунов, которые могут быть использованы для изготовления ответственных деталей машиностроения и металлургии, например коленчатых валов, муфт, проводок и втулок для прокатных станов
Изобретение относится к изготовлению бил для молотковых мельниц и может быть использовано на электростанциях или в промышленности строительных материалов для дробления различных материалов

Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким, жаростойким, коррозионностойким и антифрикционным чугунам, для использования в автомобильной, нефтехимической и нефтеперерабатывающей промышленности при получении облегченных, в том числе тонкостенных фасонных отливок специального и общего назначения
Наверх