RU2156827C1 - Antifriction nonmagnetic cast iron - Google Patents

Abstract

FIELD: foundry practice, more particularly manufacture of antifriction nonmagnetic cast irons. SUBSTANCE: cast iron comprises, wt %: carbon, 3.3-3.7; silicon, 2.6-3.0; manganese, 8.0- 11.0; nickel, 2.0-4.0; copper, 3.5-5.5; vanadium, 0.2- 0.4; and iron, the balance, Sulfur and phosphorus content in cast iron does not exceed, wt %: sulfur 0.1: and phosphorus, 0.3. EFFECT: cast iron makes it possible to improve workability and wear resistance of ingots. 2 cl, 1 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных немагнитных чугунов. The invention relates to foundry, in particular to the development of compositions of anti-friction non-magnetic cast irons.

Техническая задача изобретения - повышение обрабатываемости отливок, износостойкости и эксплуатационных свойств литья. The technical task of the invention is to increase the machinability of castings, wear resistance and operational properties of castings.

Наиболее близким аналогом является немагнитный чугун, известный из авторского свидетельства СССР N 406942, кл. C 22 C 37/00, 26.07.71. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 3,0 - 3,8
Кремний - 2,0 - 2,5
Марганец - 8,0 - 11,0
Никель - 0,8 - 1,5
Медь - 2,5 - 3,5
Алюминий - 0,8 - 1,2
Железо - Остальное
Известный чугун может быть применен в дизелестроении, судостроении, электромашиностроении и других отраслях промышленности для деталей, работающих в условиях трения скольжения со смазкой.The closest analogue is non-magnetic cast iron, known from the USSR copyright certificate N 406942, class. C 22 C 37/00, 07.26.71. Cast iron contains components in the following ratio, wt.%:
Carbon - 3.0 - 3.8
Silicon - 2.0 - 2.5
Manganese - 8.0 - 11.0
Nickel - 0.8 - 1.5
Copper - 2.5 - 3.5
Aluminum - 0.8 - 1.2
Iron - Else
Known cast iron can be used in diesel engineering, shipbuilding, electrical engineering and other industries for parts operating in sliding friction with lubrication.

Данный чугун является однородным по структуре. Крупные, неравномерно распределенные карбиды остроугольной формы в сочетании с крупным пластинчатым графитом, являясь концентраторами напряжений, существенно снижают эксплуатационные свойства материала и сокращают срок службы изделий, вызывая ускорение и неравномерность износа трудящихся поверхностей. Кроме того, такая неблагоприятная структура приводит к преждевременному износу режущего инструмента при механической обработке материала. This cast iron is uniform in structure. Large, unevenly distributed acute-angle carbides in combination with large plate graphite, being stress concentrators, significantly reduce the operational properties of the material and shorten the service life of products, causing acceleration and uneven wear of working surfaces. In addition, such an unfavorable structure leads to premature wear of the cutting tool during machining of the material.

Технической задачей изобретения является создание антифрикционного немагнитного чугуна с лучшей обрабатываемостью и износостостойкостью. An object of the invention is the creation of anti-friction non-magnetic cast iron with better machinability and wear resistance.

Эта цель достигается тем, что антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь и железо содержит дополнительно ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 3,3 - 3,7
Кремний - 2,6 - 3,0
Марганец - 8,0 - 11,0
Никель - 2,0 - 4,0
Медь - 3,5 - 5,5
Ванадий - 0,2 - 0,4
Железо - Остальное
при этом содержание серы и фосфора в нем не превышает, мас.%
Сера - 0,1
Фосфор - 0,3
Повышение свойств обрабатываемости и износостойкости достигается за счет введения ванадия и корректировки общего состава.This goal is achieved by the fact that anti-friction cast iron containing carbon, silicon, manganese, nickel, copper and iron additionally contains vanadium in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 3.3 - 3.7
Silicon - 2.6 - 3.0
Manganese - 8.0 - 11.0
Nickel - 2.0 - 4.0
Copper - 3.5 - 5.5
Vanadium - 0.2 - 0.4
Iron - Else
while the content of sulfur and phosphorus in it does not exceed, wt.%
Sulfur - 0.1
Phosphorus - 0.3
Improving the machinability and wear resistance is achieved by introducing vanadium and adjusting the overall composition.

Ванадий является элементом периодической системы Д.И. Менделеева, характеризуется отсутствием p-электронов и наличием незаполненных d-орбиталей ядра атома, следствием чего является понижение термодинамической активности углерода при вводе ванадия в расплав чугуна. Кроме того, ванадий имеет значение энергии взаимодействия с углеродом большее, чем у марганца. Это приводит к процессу образования дисперсных карбидов ванадия (VC), что препятствует обеднению твердого раствора марганцем и способствует стабилизации аустенита. В итоге в структуре имеются более мелкие и равномерно распределенные карбиды и, как следствие, более мелкие и аналогично расположенные включения графита. Vanadium is an element of the periodic system D.I. Mendeleev, is characterized by the absence of p-electrons and the presence of unfilled d-orbitals of the atomic nucleus, which results in a decrease in the thermodynamic activity of carbon when vanadium is introduced into the molten iron. In addition, vanadium has a higher energy of interaction with carbon than that of manganese. This leads to the formation of dispersed vanadium carbides (VC), which prevents the solid solution from being depleted in manganese and helps to stabilize austenite. As a result, the structure contains smaller and evenly distributed carbides and, as a result, smaller and similarly located inclusions of graphite.

Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в данной области технических решений, показал, что в данном сочетании проявляются новые свойства - повышение обрабатываемости и износостойкости. A comparative analysis of the features that distinguish this proposal from well-known technical solutions in the field showed that in this combination new properties appear - an increase in workability and wear resistance.

Ниже приведен пример осуществления процесса получения антифрикционного немагнитного чугуна. The following is an example of a process for producing anti-friction non-magnetic cast iron.

Предложенный чугун выплавляли в индукционной тигельной печи емкостью одна тонна с кислой футеровкой. В качестве шихтовых компонентов использовались гостированные ферросплавы и материалы. В печь загружали никель, карбюризатор (если он был необходим), стальной лом, чугун чушковый, ферросилиций, медь. После расплавления шихты и снятия шлака, перед выпуском металла, в печь вводили ферромарганец и феррованадий. Температура выдачи расплава из печи 1450 - 1500^oC.The proposed cast iron was smelted in an induction crucible furnace with a capacity of one ton with an acid lining. As charge components, guest ferroalloys and materials were used. Nickel, a carburetor (if necessary), steel scrap, pig iron, ferrosilicon, and copper were loaded into the furnace. After the charge was melted and slag was removed, ferromanganese and ferrovanadium were introduced into the furnace before the metal was released. The temperature of the discharge of the melt from the furnace 1450 - 1500 ^o C.

Химический состав, микроструктура и механические свойства известного и предложенного чугунов приведены в табл.1. The chemical composition, microstructure and mechanical properties of the known and proposed cast irons are given in table 1.

Анализ полученных результатов показывает, что износ режущего инструмента при обработке предложенного чугуна уменьшается на 10 - 15% как при черновой, так и при чистовой обработке. Повышение однородности структуры сплава существенно влияет на эксплуатационные свойства, то есть повышается износостойкость. An analysis of the results shows that the wear of the cutting tool during processing of the proposed cast iron is reduced by 10 - 15% during both roughing and finishing. Increasing the uniformity of the alloy structure significantly affects the operational properties, that is, the wear resistance increases.

Список литературы
1. Авторское свидетельство СССР N 406942, кл. C 22 C 37/00 "Немагнитный чугун" 26.07.71.List of references
1. USSR author's certificate N 406942, cl. C 22 C 37/00 "Non-magnetic cast iron" 07/26/71.

Claims (1)

1. Антифрикционный немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь и железо, отличающийся тем, что содержит дополнительно ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод - 3,3 - 3,7
Кремний - 2,6 - 3,0
Марганец - 8,0 - 11,0
Никель - 2,0 - 4,0
Медь - 3,5 - 5,5
Ванадий - 0,2 - 0,4
Железо - Остальное
2. Чугун по п.1, отличающийся тем, что содержание серы и фосфора в нем не превышает, мас.%:
Сера - 0,1
Фосфор - 0,31. Antifriction non-magnetic cast iron containing carbon, silicon, manganese, nickel, copper and iron, characterized in that it additionally contains vanadium in the following ratio of components, wt.%:
Carbon - 3.3 - 3.7
Silicon - 2.6 - 3.0
Manganese - 8.0 - 11.0
Nickel - 2.0 - 4.0
Copper - 3.5 - 5.5
Vanadium - 0.2 - 0.4
Iron - Else
2. Cast iron according to claim 1, characterized in that the content of sulfur and phosphorus in it does not exceed, wt.%:
Sulfur - 0.1
Phosphorus - 0.3

Images