СЕРЫЙ ПЕРЛИТНЫЙ ЧУГУН
GREY PERLITE CAST IRON

Изобретение относится к области металлургии, в частности к серым перлитным чугунам для получения ответственных литых деталей, работающих в условиях ударных нагрузок и интенсивного трения.
Известен серый чугун (а.с. СССР №590359, МПК С22С 37/10, 1978), содержащий мас.%:
Углерод
3,2-4,5
Кремний
1,6-3,2
Марганец
0,5-1,2
Титан
0,16-0,20
Цирконий
0,16-0,25
Железо
Остальное.
Чугун имеет высокое содержание феррита в структуре, недостаточную износостойкость и нестабильные пластические свойства.
Известен также серый перлитный чугун (а.с. СССР №960299, МПК С22С 37/10, 1982), содержащий, мас.%:
Углерод
3,0-4,5
Кремний
1,6-2,4
Марганец
0,5-1,3
Титан
0,12-0,22
Цирконий
0,15-0,30
Медь
0,15-0,35
Кальций
0,10-0,21
Редкоземельные металлы
0,003-0,07
Железо
Остальное.
2
Данный чугун имеет низкие характеристики динамической прочности (6,5-7,8 Дж/см)и износостойкости при повышенном трении.
Наиболее близким к предложенному является серый перлитный чугун (патент BY 10446, МПК С22С 37/00, 2008, прототип), следующего химического состава, мас.%:
Углерод
3,0-3,7
Кремний
2,0-2,4
Марганец
0,7-0,8
Редкоземельные металлы
0,003-0,050
Кальций
0,002-0,030
Магний
0,002-0,020
Хром
0,012-0,200
Алюминий
0,002-0,100
Железо
Остальное.
Известный чугун обладает следующими механическими свойствами:
Временное сопротивление при растяжении, МПа
285-312
Твердость, НВ
221-229
Износостойкость при трении, мкм/ч
0,67-0,78
Динамическая прочность, Дж/см<sup>2</sup>
9,2-10,8.
Недостатком известного чугуна является низкая динамическая прочность. В отливках из чугуна с повышенным содержанием алюминия отмечается недостаточная износостойкость при трении.
Задачей данного технического решения является повышение динамической прочности и износостойкости при трении.
Поставленная задача решается тем, что серый перлитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, редкоземельные металлы, кальций, магний, хром, алюминий и железо, дополнительно содержит ванадий и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод
3,0-3,7
Кремний
2,0-2,4
Марганец
0,5-0,8
Редкоземельные металлы
0,003-0,05
Кальций
0,002-0,03
Магний
0,002-0,02
Хром
0,012-0,20
Алюминий
0,002-0,02
Ванадий
0,015-0,05
Фосфор
0,012-0,30
Железо
Остальное.
Дополнительное микролегирование чугуна ванадием в количестве 0,015-0,05% оказывает перлитизирующее и упрочняющее влияние на структуру чугуна в отливках, повышает износостойкость при трении и динамическую прочность. При введении ванадия в количестве менее 0,015% его влияние на структуру и свойства чугуна проявляются слабо, а при увеличении содержания ванадия более 0,05% начинает проявляться его отбеливающее влияние, что снижает динамическую прочность и удароустойчивость чугуна.
Введение в чугун фосфора в количестве 0,012-0,30% обусловлено его перлитизирующим влиянием на структуру и значительным повышением износостойкости чугуна при трении и увеличением коэффициента трения. Его влияние на структуру и износостойкость чугуна начинает сказываться с концентрации 0,012%, а при повышении его содержания более 0,30% начинает снижаться динамическая прочность чугуна.
Чугун выплавляют как в открытых индукционных печах с кислой футеровкой, так и в коксовых вагранках, обеспечивающих возможность получения высокоуглеродистого расплава с температурой 1370-1430°С. В качестве шихты используют рафинированные литейные чугуны, чугунный лом с содержанием фосфора не более 0,5%, стальной лом, феррохром, феррованадий и модифицирующие добавки. После рафинирования чугуна при выпуске в разливочные ковши загружают комплексные металлотермические модификаторы, содержащие редкоземельные металлы, кремний, магний, кальций и алюминий.
Из чугуна отливают клиновые пробы на отбел, цилиндрические образцы ⌀ 30 мм и другие технологические пробы. Для определения динамической прочности используют образцы с размерами 10×10×55 мм без надреза.
В табл.1 приведены химические составы чугуна опытных отливок, а в табл.2 - механические свойства и дисперсность перлита в чугунах предлагаемого (составы 2, 3 и 4) и известного составов.
Как видно из табл.2, предлагаемый серый перлитный чугун обладает более высокими показателями изностойкости и динамической прочности, чем известный.