Износостойкий чугун

 

ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, бор, молибден, азот и железо, отличающийся тем,, что, с целью увеличения его абразивной, ударно-абразивной стойкости в условиях коррозионного воздействия среды и твердости, он содержит компоненты в следующем соотношении, в мас.%: Углерод1,6-2,4 Кремний0,4-1,0 Марганец1,0-2,0 Хром26,0-33,0 Бор0,02-0,5 Молибден . 0,5-1,5 Дзот0,02-0,1 ЖелезоОстальное 5

„„SU„„1068529 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(59 . С 22 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ с („, й.

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

j (21 ) 3505086/22-02 (22) 27.10.82 (46 ). 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) О.М. Романов, F.. В. Рожкова, A.М. Дербасов, О. К. Гвоздев и С.С.Михайловская (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический. ин- ститут угольного машиностроения (53) 669.13.018.256(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 429129, кл. С 22 С 37/06, 1972.

2. Авторское свидетельство НРВ

М 24.330, кл. С 22 С 87/06, опубл.

1980. (54)(57) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, бор, молибден, азот и железо, о т Л и ч а ю шийся тем, что, с целью увеличения его абразивной, ударно-абразивной стойкости в условиях коррозионного воздействия среды и твердости, он содержит компоненты в следующем соотношении, в мас.В:

Углерод 1,6-2,4

Кремний 0,4-1,0

Марганец 1,0-2,0

Хром 26,0-33,0

Вор 0,02-0 5

Молибден . 0,5-1,5

Азот 0,02-0,1

Железо Остальное

1068529

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разделу иэносостойких чугунов, применяемых для работы в условиях интенсивного ударно-абразивного износа, сопровождаемого коррозионным воздействием среды, например деталям углеобогатительного оборудования.

Известен износостойкий чугун, используемый для работы в условиях абразивного износа, сопровождаемого 10 корроэионным воздействием бреды, содержащий, мас.%: углерод 1,7-2,35; кремний 0,6-2,0, марганец - 2,8-3 9 хром 28-33, титан 0,05-0,3, цирконий 0,05-0,3 и железо — остальное (1).15

Недостатком сплава является сравнительно невысокая абразивная и ударно-абразивная стойкость, связанная с наличием значительного количества остаточного аустенита (свыше 50%), обусловленного высоким содержанием марганца (2,8-3,9Ç).

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащий, мас.%: углерод 1,7-4,0, кремний 0,5-4,0, марганец 7-16, хром 15-32; алюминий не более 6, . бор не более О, 1; моли бден не более 1; азот 0,8-1,2 и железо — остальное (2

К недостаткам известного сплава. следует отнести повышенное содержание в нем марганца (7-16%), что приводит к стабилизации аустенита, снижению температуры начала мартенситного 35 превращения,в результате чего уменьшается уровень твердости и износостойкости (абразивной и ударно-абразивной ), Цель изобретения — увеличение абразивной, ударно-абразивной стойкости в условиях коррозионного воздействия среды и твердости.

Поставленная цель достигается тем, что в сплаве, содержащем углерод, кремний, марганец, хром, бор, молибден, азот и железо, компоненты взяты 45 в следующем соотношении, мас.Ъ:

Углерод 1 6-2,4

Кремний 0,4-1,0

Марганец 1,0-2,0

Хром 26, 0-33, О 50

Бор 0,02-0 5

Молибден 0,5-1,5

Азот 0,02-0,1

Железо Остальное

В предлагаемом чугуне высокая корроэионная стойкость достигается соотношением углерода и хрома, создающим необходимую легированность твердого раствора.

Благодаря сочетанию сравнительно 60 низкого содержания марганца (1-2Ъ) с молибденом и азотом чугун имеет более высокую температуру начала мартенситного превращения и, следовательно, содержит меньше остаточного 65 аустенита, снижающего твердость и износостойкость. Это объясняеТся тем, что молибден, увеличивая устойчивость остаточного аустенита в перлитной и промежуточной областях, практически не снижает температуру начала мартенситного превращения.

При совместном легировании чугуна марганцем и молибденом в присутствии марганца происходит перераспределение молибдена между карбидами и основрй (увеличивается концентрация молибдена в металлической основе), что также увеличивает прокаливаемость.

Наличие азота, расширяющего у-область, также способствует увеличению прокаливаемости.

Кроме того, азот улучшает сопротивляемость межкристаллитной коррозии, т.е. повышает коррозионную стойкость сплава.

Кроме того, наличие в сплаве азота способствует повышению ударноабразивной стойкости чугуна в связи с измельчением литой структуры и увеличением стабильности карбидов.

Наличие бора, повышающего микротвердость карбидов, также способствует увеличению износостойкости.

Пример. Чугун выплавляли в индукционных и дуговых электрических печах с основной и кислой футеровкой, после чего проведены испытания абразивной, ударно-абразивной стойкости, прокаливаемости и температуры начала мартенситного превращения чугунов предлагаемого и известного составов.

Ударно-абразивную стойкость определяли на центробежном ускорителе

ЦУК-3. Сущность метода состоит в том, что образцы подвергаются воздействию потока абразивных частиц, создаваемого с помощью центробежного ускорителя. В радиальные каналы ротора ускорителя поступает абразив, который под действием центробежных сил вылетает из ротора и ударяет о поверхность закрепленных вокруг ротора образцов. Испытания проводили в водоугольных пульпах. Уголь-антрацит марки А Донецкого бассейна, фракция

0,5-3 мм, соотношение Т:Ж = 2:1., Пульпа содержит ионы СХ, 802, S02, CaO2 Na+ Ре + и Ре

Абразивную стойкость определяли методом чашечного шлифования в водопесчаных пульпах.

Прокаливаемость определяли методом теплового моделирования. Этот способ основан на программном охлаждении по заданным режимам. Температуру начала мартенситного превращения определяли магнитным методом с помощью аннзометра Акулова.

Результаты испытаний приведены в таблице.

1068529

Предлагаемый чугун

Известный чугун

Показатели нижний уровень верхний уровень средний уровень

Состав, мас.% углерод

2,4

1,6

2,0

4,0

2,85

1 7

1,0

0,7

0,4

4,0

2,25

0,5

2,0

1,5

1,0

16 0

11,5

29,5

26

23,5

15.

Нет

Нет

Нет

0,02

0,1

0,06

0,1

0 05

0 бор

1,5

1,0

0,5

0,1

0,05 молибден азот

0,8

1,2

1,0

0,5

0,26

Ос02

Твердость HRC отливки толщиной 15 мм

59,5

59

32

Твердость HRC отливки

100х400х400 мм

61

40 .

Лбраэивная стойкость К4

8,5

8,0

7,5

6,0

5,5

Ударно-абразивная стойкость К to

0,8

1,3

3,2

2,8

2,6

1,2

Абраэивно-коррозионная стойкость

К

8,2

6 3

Температура начала мартенситного превращения, С

+10 -30 -70 +270 +200 +160

П р и м е ч а н и е: "по вводу.

Из таблицы видно, что предлагаемый чугун имеет более высокую твердость, чем известный при закалке как малых (толщиной 15 мм), так и больших (толщиной 100 мм) отливок ° Чугун обладает высокой прокаливаемостью, ко- 5О торая обеспечивается за счет комплексного легирования марганцем, молибденом и азотом.

Благодаря сбалансированному соста- 55 ву по углероду, хрому и марганцу, а.ВНИИПИ Заказ 11418/24 Тираж 603 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 кремний марганец хром алюминий нижний средний верхний уровень уровень уровень

5,7 12,4 12 4 12,6 также совместному легированию молибденом и азотом предлагаемый чугун имеет более высокую температуру начала мартенситного превращения, вследствие чего он содержит меньше остаточного аустенита и имеет более высокую абразивную, ударно-абразивную и абразивно-корроэионную стойкость.

Экономический эффект от использования изобретения при изготовлении проточной части насосов составит

500 тыс.руб. на 1000 т литья.