Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний) марганец, хром и железо, отличающийся тем, что, с целью повьтения ударной вязкости, износостойкости и эксплуатационной стойкости, он дополнительно содержит алюминий и олово при следующем соотношении Компонентов, мае.%: Углерод2,8-3,2 Кремний0,8-1,0 Марганец0,5-0,8 Хром17,0-23,0 Алюминий0,1-0,3 Олово0,05-0,2 ЖелезоОстальное

И3, ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ и автогенам саеатевствм

Sg9 С 22 С 37 10 (21) 3605678/22-02 (22) 15.06.83 (46) 23.11.84. Бюл. Р 43 (72) Л.Н. Козлов, В.Л. Гудимович, Ю.П. Никитин, Л.O. Фаустова, Е.В: Болдырев и И.А..Виноградов (71) Липецкий филиал Всесоюзного проектно-технологического института литейного производства (53) 669.15-1.96(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 378489, кл. С 22 С 37/Об, 1973.

2. Авторское свидетельство СССР и 933782, кл. С 22 с 37/10, 1982 °

{54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и железо, отличающийся тем, что, с целью новншения ударной вязкости, износостойкости и эксплуатационной стойкости, он дополнительно содержит алюминий и олово при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 2,8-3,2

Кремний 0,8-1,0 .Иарганец 0,5-0,8

Хром 17,0-23,0

Алюминий О, 1-0,3

Олово 0,05-0,2

Железо Остальное

279

1 1125

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству чугунов для деталей, работающих в условиях абразивного износа, например, лопаток дробеметных аппаратов °

Известен износостойкий чугун (1) следукнцего химического состава, мас.X:

Углерод 2,3-2,8

Иарганец 0,2-0,8

Хром 17,0-23,0 10

Ниобий 0,08-0, 15

Бор 0,1-0,3

Железо Остальное

Этот чугун из-за малой степени легированности имеет пониженную твер- 15 дость, прочность и износостойкость, что ухудшает его эксплуатационную стойкость в условиях абразивного износа.

Наиболее близким к предлагаемому 20 ло технической сущности и достигаемому результату является износостойкий чугун (21 следующего химического состава, мас.Ж:

Углерод

Кремний

Иарганец

Хром

Титан (или бор)

Иедь 30

Иолибден

Ниобий

Железо

Известный чугун после нормализао ции на воздухе с температуры 980+20 С 35 с последующим отпуском при 250+20 С о имеет следуницие характеристики: предел прочности при изгибе 8097 кгс/мм2, твердость 60-64 HRc, эксплуатационная стойкость 150-200 ч.40

Этот чугун характеризуется недостаточно высокими свойствами — прочностью, твердостью и эксплуатационной стойкостью.

Целью изобретения является ловы- 45 шение ударной вязкости, иэносостойкости и эксплуатационной стойкости чугуна.

Указанная цель достигается тем, что в чугун, содержащий углерод, 50 кремний, марганец, хром и железо, до полнительно введены алюминий и олово при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Углерод 2,8-3,2 55

Кремний 0,8-1,0

Иарганец 0,5-0,8

Хром 17,0-23,0

Апюминий О, 1-0,3

Олово 0.,05-0,2

Железо Остальное

Предлагаемый чугун по сравнению с известным имеет более высокое содержание хрома (17,0-23,0), что позволяет получить в структуре карбиды типа И С и И С с микротвердостью

23

Н1200-1500, наличие которых обеспечивает повышение твердости и износостойкости чугуна.

Содержание хрома зависит от количества углерода в чугуне, минимальному содержанию углерода (2,8X) соответствует минимальное содержание хрома (17,OX) и наоборот. Уменьшение содержания углерода и хрома ниже нижнего предела не обеспечивает достаточной степени карбидообразования, а превышение выые верхнего предела резко охрупчивает чугун и делает его неработоспособным. Кроме повышенной твердости и износостойкости к разрабатываемому чугуну предъявляются высокие требования по механическим характеристикам и, в первую очередь, способность чугуна противостоять ударным нагрузкам. Именно способность выдерживать резкие удары во многих случаях определяет время работы очистного оборудования без остановок и переналадок. Для получения высокой эксплуатационной стойкости чугуна в его состав введены: графитизатор алюминий и перлитизатор — олово. Введение в состав чугуна алюминия в количестве 0,1-0,3Х позвопяет исключить из состава медь (по сравнению с из,вестным), а введение высокоэффективного перлизатора - олова 0,05-0,27. позволяет получить матрицу со значительно большим количеством мелкодисперсного перлита. Именно комплексное введение двух основных добавок — алюминия и олова — обеспечивает получение высокой ударной вязкости чугуна.

Однако новый чугун обладает отличительной особенностью — его можно заливать только в кокиль.,Содержание алюминия определяется необходимостью обеспечить достаточную степень графитизации. При содержании алюминия менее 0,1X его эффективность как графитизатора резко падает, а при содержании более 0,37. возникает вероятность образования подкорковой пористости иэ-за насыщения чугуна в процессе плавки водородом. Алюминий вводится

279

3 1125 с целью управления процессом образования цементита и облегчения его разложения при термической обработке.

Содержание олова в чугуне зависит от того, какую ударную вязкость необходимо получить в изделии. Чем боль. ше олова, тем большую ударную вязкость можно получить. При содержании олова менее 0,05Х теряется эффект перлитизации, а нри повышении содержа»б ния олова более 0,2Х резко снижается из.осостойкость чугуна.

Кремний, являясь графитиэатором, обеспечивает получение, необходимой структуры чугуна. Снижение содержания кремния ниже 0,8Х оказывается на снижении механических свойств, повышение содержания выше 1 ОХ приводит к снижению твердости чугуна.

Содержание марганца в чугуне выше

0,8Х способствует появлению в структуре стабильного аустенита, что снижает износостойкость. При содержании марганца ниже 0,5Х в структуре,чу2$ гуна наблюдается уменьшение доли аустенита и увеличивается доля мартенсита, что снижает износостойкость и . увеличивает хрупкость.

Как и известный», предлагаемый чугун после изготовления следует подвергать термической обработке, которая состоит в следующем: нормализация на воздухе с температуры 900о

930 С с последующим отпуском при 35 250-280 С.

Сравнительный анализ свойств предлагаемого и известного чугуна приведен в таблице.

Как видно из таблицы, эксплуатационная стойкость предлагаемого чугуна превышает стойкость известного сплава на 60-7Г ч.

Такое увеличение эксплуатационной стойкости достигается в основном за счет повышения (более чем на !ООХ)

«ударной вязкости.

Параметры таких характеристик, как предел прочности при изгибе,твер.дость, если и превышают соответствующие величины известного чугуна, то незначительно.

В таблице указаны свойства новых составов чугуна, выходящих за н1»жний и верхний пределы (4,5).

Дополнительные испытания дробеметных лопаток, отлитых из чугуна с со". держанием компонентов, выходящих эа нижние и верхние граничные значения, показали, что основные технологические параметры — твердость, ударная вязкость, износостойкость и эксплуатационная стойкость значительно уступают характеристикам предлагаемого чугуна.

Также следует отметить, что отказ от применения в составе чугуна таких элементов,. как тита»», молибден, ниобий и медь значите»»ьно упрощает технологию получения чугуна и снижает его стоимость.

Ожидаемый экономический эффект составляет 13 тыс.руб.

1125279

1 ь ь

СЧ

I о

00 а» о о

СЪ СЪ

° °

1 I о о сЧ О

3/)

С Ъ

СЧ

D

СЧ ю о

О . С.-СЧ СЧ

1 I о ь

СЧ

Ю О

Ю

0 л и еч О о о л о

С Ъ

Ю о л

00 ь ь л о

СЧ л

Ю м

СЧ С Ъ л л

СЪ СЪ

СЧ л л о о

СЧ л

1С}

3 и

О

kf

А э и

313 М

Е Ж

ССЪ л

00 юСЪ

О л О ь л о

I й5О о 3-

3 I л л

I 1

Ch 00 о л Л1 о о

СЧ л о

CJ

Ю

Ф

° " . O3 л

СГЪ ф о л л о о

1 СЪ л о сО л

D л

СЧ л

СЧ

О л

СО л ь

СЧ л

D л о

D л

I м О л о о м

СЧ CV

СЪ

О а л .л о о

1 (I и л

0

° \ л о о

1 Я и

00 .л

I

1

СО л о

С3\ л

СЧ

< t4 сп

1 о

ССЪ л

СЧ О .4 л л сч м

D C4

° 1 .Л м м л

,3 О

554

g Ц g

I М 1

C4 I l» 1

I и гомэ

I Гм I

1-..1

I I д С.".

3С3 I

С6 1

I» 1 и О

Э &

1 и!о

О3.а

l о

Ве

Ф/Ъ л о

М С Ъ CV о о - о о о о о л л л л о о о о а а а о О О

3 I I ао СО Ю М

СЪ С3 О

ИЪ D О л л л о м в э г! 1 1

1 3

I I . 3.3,, 3 I

СЪ

ОЪ СП л л л л о о о

СЧ С Е ССЪ

I о

Ch

1