Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий , свинец, вольфрам и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения твердости и изно состойкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: 2,8-3,2 Углерод 0,8-1,4 Кремний 0,3-0,6 Марганец 14,0-16,0 Хром 0,2-0,3 Никель 1,1-1,3 Ванадий 0,03-0,1 Свинец 0,001-0,05 Вольфрам Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11)

31511 С 22 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCH0MV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3565350/22-02 (22) 14.03.83 (46) 30.04.84. Бюл. 916 (72) Е.И.Бобкова, А.Д.Срыбник и П.И.Бродяной (53) 669.15-196(088 ° 8) (56) 1.. Авторское свидетельство СССР

Ф 863702, кл. С 22 С 38/38,1981.

2. Патент Англии 9 1149401 А:, кл. С 22 С 37/00, 1969. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, свинец, вольфрам и железо, о т л и ч а ю щ и it с я тем, что, с целью повышения твердости и износостойкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7 :

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 0,03-0,1

Вольфрам 0,001-0,05

Железо - . Остальное

1089163

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях износа

Известен чугун $13, 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 3,0-8,0

Молибден 1,5-3,0

Алюминий О, 03-1, 0

Азот О, 01-0, 05

Кальций 0,03-0, 10

Железо Остальное

Указанный чугун обладает недостаточной твердостью и износостойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2), содержащий компоненты в следующем соотношении, мас. :

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Ванадий 30

Свинец

Вольфрам

Железо

1-3,8

0,01-2,5

0,01 — 1,0

0,01-2,0

0,01-5,0

0,001-1, О до 0,2

0,001 — 1, 0

Остальное

К недостаткам известного чугуна относятся низкая твердость в термообработанном состоянии и высокий износ отливок в условиях эксплуатации.

Цель описываемого изобретения— повышение твердости и износостойкос ти. 40

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий. свинец, вольфрам и железо содержит компоненты в следующем соотношении, 4 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 55

Теоретическое обоснование повышенного содержания хрома и ванадия заключается в том, что при соотноше-. нии Сг/С = 5-Ь, т.е. при содержании хрома 14-167 в структуре образуются эвтектические карбиды типа (Fe,Cr) g а после закалки очень мелкие включения вторичных карбидов типа (Fe

Cr )> С1 f1) в мартенситной основе. Такое сочетание структурных составляющих, имеющих очень высокую микротвердость (см. табл.) обусловливает хорошее сопротивление материала абразивному изнашиванию.

При увеличении содержания хрома свыше 167 в структуре появляются наряду с карбидами типа (Fe, Сг) С плитообразные карбиды типа (Fe, Сг)23 C6s которые понижают износостой- кость сплава (2) . При содержании хрома ниже 147. в структуре кроме кар" бидов типа (Fe, Сг)тС- образуются карбиды типа (Fe, Сг)g С.

В известном чугуне, содержащем

0,01-2 хрома, образуются только непрочные и сравнительно нетвердые карбиды типа Fe3C, (Fe< Cr)C в виде сетки или отдельных крупных агрегатов, которые выкрашиваются при взаимодействии с абразивом. Кроме того, при содержании углерода и кремния ближе к верхней границе, такие чугуны частично графитизируются (см. табл.), что также понижает их твердость и, следовательно, сопротивление абразивному изнашиванию.

В предлагаемом чугуне ванадий в количестве 1, 1-1,37. уменьшает зону с грубой транскристаллитной структурой, соединяясь с углеродом, образует мелкие первичные и вторичные карбиды типа Ч Су,обладающие высокой твердостью, что в целом приводит к повышенному сопротивлению абразивному изнашиванию.

Экспериментально установлено, что в чугунах с содержанием хрома 14-167 эффективный рост износостойкости наблюдается при содержании ванадия до 1,3 . Дальнейшее повышение его концентрации, незначительно увеличивая износостойкость, приводит к существенному удорожанию чугуна.

Пример. Чугун выплавляют в индукционной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой. В качестве шихты используют стальные отходы, ферросплавы и специальные присадки.

Предлагаемый состав чугуна можно получать любым из известных способов— присадкой элементов в ковши или в

1089163

Содержание компонентов, мас.%

Ип Cr Ni V

Чугун

0,01

1,70 0,01

Известный

3,80 2,50

1,0

2,75 1,25

0,50

Предложенный

Варианты

0,45

1 10

2,80

1,000

1,10

13,00 0,25

0,45

3,00

0,8

14,0

0,20

0,30

2,8

15,0 0,25

0,45

3,0

16,0

0,30

0,60

3,2

0,8

14 0 0,20 15,0 0,25

0,30

2,8

1,2

0,45

3,0

0,60

16,0 0,30 1,3

1,4

3,2

14,0

0,30

0,20

0,8

2,8

0,45

1 2

0,25

15,0

3,0

1,4

1,3

16,0 0,30

0,60 3,2

14 электропечь. Износостойкость определяется на специальных образцах в виде втулок. В качестве абразива используют электрокорунд, подаваемый ,в отверстие втулок под давлением

5 атм. Износ оценивается по относительной потере .массы втулок в единицу времени. Втулки проходят термическую обработку по режиму", нагрев в соляной ванне 1030-1050 С, охлаждеР 10 ние в воде нагрев в селитровой ванне 540-560 С, охлаждение на воздухе.

Химический состав известного и предлагаемого чугунов и их свойства приведены в таблице.

Как видно иэ таблицы наибольшим сопротивлением абразивному иэнашиванию отличается чугун предлагаемого в качестве изобретения состава с содержанием хрома 14-16% и ванадия

1,1-1,3%

Использование предлагаемого чугуна для производства отливок, работающих в жестких условиях абразивного износа, значительно повышает их долговечность и надежность в эксплуатации, дает возможность заменить поковки из высоколегированных сталей и сплавов с повышением коэффициента использования металла с 0,5 до 0,8, что позволяет значительно экономить дорогостоящие легнрующие металлы.

Годовой экономический эффект от внедрения предлагаемого изобретения составляет 700 тыс. руб.

0,01 0,01 0,001

2,00 5,00 1,000

1,00 2,50 0,500

18,00 0,25 1,400

1089163

Продолжение таблицы

Содержание компонентов, мас.Х

Износ, Твердость, Чугун

10 г/м ч

HRC

1,345

1,980

1,577

0,001 Остальное

1,00 Остальное

0,500 Остальное

1

Известный

0,2

О,1

Предложенный

Варианты

О, 025 Остальное

О, 025 Остальное

0,06

0,765

0,941

0,06

0,001 Остальное

0,528

0,03

0,020 Остальное

0,341

0,070

0,10

0,050

0,001

Остальное

Остальное

0,03

0,07

62

0,10

61

0,03

0,07

13

14

0,10

Составитель Н. Косторной

Редактор Е, Кривина Техред Т.Маточка Корректор А. Тяско

Подписное

0,020 Остальное

0,050 Остальное

0,001 Остальное

0,020 Остальное

0,050 Остальное

Заказ 2876/25 Тираж 603

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,475

0,516

0,368

0,467

0,506

0,354

0,423