легированный чугун
Классы МПК: | C22C37/10 содержащие алюминий или кремний |
Автор(ы): | Ребонен В.Н., Воскобойников А.А., Левин М.И., Гусева Т.А., Умецкая Е.А., Васильева М.В., Шалыт Н.М., Дейнега Г.И., Шувалов В.П., Косилов А.А., Бобкова Е.И., Чумаков С.М., Канев Н.Г., Тишков В.Я., Осипов Ю.А., Масленников В.А., Луканин Ю.В. |
Патентообладатель(и): | Общество с ограниченной ответственностью "Новые технологии" |
Приоритеты: |
подача заявки:
1997-11-18 публикация патента:
20.11.1998 |
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.
Рисунок 1
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
Описание изобретения к патенту
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.
Класс C22C37/10 содержащие алюминий или кремний
чугун - патент 2529343 (27.09.2014) | |
чугун - патент 2529342 (27.09.2014) | |
чугун - патент 2529333 (27.09.2014) | |
алюминиевый чугун - патент 2529324 (27.09.2014) | |
антифрикционный чугун - патент 2527572 (10.09.2014) | |
чугун - патент 2525981 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2525980 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2525979 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2525978 (20.08.2014) | |
чугун - патент 2520886 (27.06.2014) |