Износостойкий чугун

 

ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий, ниобий, азот, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения кавитационно-эрозионной стойкости, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Углерод 2,6-3,5 Кремний 1,2-1,8 Марганец 0,3-0,7 Хром 0,2-0,5 Титан 0,1-0,3 Ванадий 0,1-0,2 Алюминий 0,1-0,2 Ниобий 0,08-0,7 Азот (Л 0,03-0,2 Бор 0,002-0,01 Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (!!) 4(s() С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOlVIV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPbfTMA (21) 3665218/22-02 (22) 23. 11. 83 . (46) 23. 04. 85, Бюл. № - 15 (72) Е.И.Марукович, M.È.Êàðïåíêî, Ю.A.Ðîãîâ, N.Н.Клейнер, Т.Г.Эфендиев, Ш.Ш.Шихмиров и Г.Т.Корона (71) Могилевское отделение Физикотехнического института AH Белорусской ССР (53) 669. 15-018.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 831851, кл. С 22 С 37/10, 1981.

2. Патент ПНР № 102522, кл. С 22 С 37/06, 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

¹ 768845, кл. С 22 С 37/10, 1978. (54)(57) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий, ниобий, азот, бор и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения кавитационно-эрозионной стойкости, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.7.:

Углерод 2,6-3,5

Кремний 1,2-1,8

Марганец 0,3-0,7

Хром 0,2-0,5

Титан 0, 1-0,3

Ванадий О, 1-0,2

Алюминий О, 1-0,2

Ниобий 0,08-0,7

Азот 0,03-0,2

Бор 0,002-0,01

Железо Остальное

11 ">15(>

И.IAt> pc. ГP ниР Относите я к мР тл!1л ур—

rии, в чяrтност11 K Itиз> О. Iегир>>вян>IIM и зносОс ТОЙким чугунам прели яэн 1 lt н

fIhM ДЛЯ ИЗ ГОТОВ,I>1 .НИЯ МР11П>ЩИХ IГИ.>1ИНД ров, применяемых в цемен г«I<,"t, горнорудной и других Отраслях 1!pr>h«IIII!Ipit—

НОСТИ, Известен содержа>пий износостойкий чугун (1J, мас. 7Ä:

2,6-3,6

1,0-2,0

О, 5-1, О.

0,2-1,0

0,6-1,4

0,15-0,4

О, 10-0, 25

0,10-0,30

0,03-0,30

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Медь

Титан

Ванадий

Алюминий

Кальций

Редкозем!

5 ельные

О, 02-0, 15

Остальное металлы

Железо

При литье в кокиль твердость чугуна не превьппяет 400 НВ. Износ чугуна в абразивных средах составляет 160190 мг/м ч.

Однако низкая тг1ердость чугуг111

0,25-1,20

Остальное в сумме

Железо

Твердость чугуна 400 НВ,структура 45 в отливках мелющих цилиндров (цильпебсов) диаметром 25-30 мм — перлитная.

Однако указанный чугун имеет низкую кавитационно-эрозионную стойкость,50

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному износостойкому чугуну является износостойкий чугун Я следующего химического состава, мяс.7.: 55

Углерод 1,7-1,9

Кремний 0,7-1,7

Марганец 0,5-1, 5 в отливках Приводит к снижению эксплуатационной стойкости.

Известен также износостсйкий 30 чугун (2) химического состава, мяс.Е:

Углерод 2,51-3,80

Кремний 1, 35-2,49

Марганец 0,40-1,28

Хром О, 35-1, 95 35

Медь О, 11-1, 49

Металлы из группы, содержащей кальций, титан, алюминий, бор, 40 сурьму и таллур

3-3 5

° - ф

Хром

Титан

В я>1я>1и 1 1

Азп;>М11Н ий

Нике.1ь

И.IBPcTHt лугvft Обладает следующими свойствами в литых изделиях:

Предел п>рсчности при изгибе, МПя 710-760

Цинямическая про 1ность, м,11>к/м

Твердость, HR

Микротвердость

О, 21-0, 45

360-460

ОСНОВЫ

Нм, МПя

Кявитяционно3000-3500 эрозионная стойкость, мгlм ч

KAýttfËèöèPH T

ОТНОС11ТЕЛЬНОй

140-390 иэносocтойко6,5-9,6 сти

УдяроустойчиВОСТЬ Х

Интенсивность

86-94 изнашивания в гидрсябразивно11 среде, г.см .ч 0,09-0,41

Известный чугун обладает вь>сокой удяроустойчивостью, повышенной динаМИЧРСКОЙ ной микротвердостью основы (матрицы), что снижает кавитационно-эрозионную стойкость литых изделий. Особенно низкие значения кявитационно-эрозионной стойкости достигаются при повышении содержания редкоземельных металлов, цинка и других легкоплавких металлов. Отмечается и высокая стоимость литых изделий из данного чугуна.

Цель изобретения — повышение кавитационно-эрозионной стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий, ниобий, азот,бор ижелезо,содержит компоненты при следующем соотно>пении,мяс. 7:

t 1n.> Iè б>де!1

Ниобий

Вор

АЗОТ

ЦН11К

РВИ

ЖЕЛЕЗО

О, 05-0, 85

0,3-2,7

О,?-2,2

0,1-?.,n

0,1-2,0

0,05-0,55

0,001-0,015

0,001-0,012

О,О01-0,007

0,0001-0,005

ОстлльнОР

1 131585

20

4200-4700 глероц 2,6-3,5

Кремний 1,2-1,8

Марганец 0,30-0,70

Хром 0,20-0 50

Титан О, 10-О, 30 5

Ванадий 0,10-0,20

Алюминий 0,10-0,20

Ниобий 0,08-0,70

Азот 0,03-0,20

Вор 0,ОО2-О,01

Железо Остальное

В качестве технологических примесей чугун может содержать до О, 15 вес,7.: серы и до 0,15 вес.7 фосфора.

Предложенный чугун обладает сле- 15 дующими свойствами в литых изделиях:

Предел прочности при.изгибе, МПа 912-1015

Кавитационноэрозионная

cToHKocTh мелющих цилиндров, мгlм .гс 96-115

Твердость, НВ 500-550

Микротвердость матрицы, Нм

Удар оус тойчивость, 7 96-100

Положительный эффект повышения кавитационно-эрозионной стойкости мелкицих цилиндров достигнут упрочне- 30 нием матрицы за счет повышения содержания азота и исключения из состава чугуна никеля, цинка, молибдена и редкоземельных металлов.

Молибден из предложенного чугуна исключен ввиду того, что он снижает удароустойчивость и кавитационную стойкость. Цинк и РЭМ исключены как относительно легкоплавкие добавки, которые не обеспечивают повышение эрозионной и кавитационно-эрозионной стойкости мелющих цилиндров. Никель исключен как дорогостоящий металл, не обеспечивающий существенного повышения микротвердости матрицы и кави- 45 тационно-эрозионной стойкости мелющих цилиндров.

Кроме того, исключение молибдена, никеля, цинка и РЗМ и увеличение азота позволяет повысить концентрацию карбонитридов в отливках мелющих цилиндров и получить положительный эффеКт по повышению их кавитационноэрозионной стойкости.

Сопоставительный анализ эксплуатационной стойкости известного и предложенного чугунов, а также затрат на производство мелющих цилиндров показывает, что от использования предложенного чугуна может быть достигнут экономический эффект от

57 до 93 руб. на 1 т годных заготовок при литье мелющих цилиндров в металлические формы.

Пример. При сопоставительном анализе затрат на производство и стойкости чугуна известного состава, мас.7. углерод 2,8; кремний 1,7; марганец 0,9; хром 0,4; титан 0,3; ванадий 0,4; алюминий 1,,1; никель

1,0; молибден 1, 1; ниобий 0,5; бор 0,01; азот 0,01; цинк 0,005;

Р3М 0,004 и железо — остальное, установлено, что экономия составляет

64,2 руб. на 1 т заготовок мелющих цилиндров. Свойства чугунаизвестного состава, приведенного впримере,следующие:

Предел прочности при изгибе, МПа 755

Твердость, HR 458

Микротвердость, Нм 3418

Кавитационноэрозионная стойкость мелющих цилиндров, мг/м . гс 150

Удароустойчивость, 7 92

Пример. Плавки известного и предложенного чугунов проводят в индукционных печах с перегревом расплавленного металла до 1750-1800 К.

Яля легирования используют феррониобий, содержащий 65-67 вес.7 ниобия, и лигатуру ЭН и ТЖ. Микролегирование бором и азотом производят в литейных ковшах при 1700-1760 К.

Для микролегирования используют шлакообразующие смеси, содержащие

0 5 вес.7 цианамида кальция и азотированные ферросплавы, содержащие

3,5-5,4 вес.7 азота.

В табл. 1 приведены химические составы исследованных чугунов, а в табл. 2 — их механические и эксплуа". тационные свойства.

Приведенные результаты испытаний свидетельствуют о том, что предложенный износостойкий чугун обладает более высокой микротвердостью и кавитационно-эрозионной стойкостью.

Использование предложенного чугуна для изготовления мелющих цилиндров литьем в металлические формы дает экономический эффекч от 52 до 71 руб. на 1 т годного литья.

11.5"1585

Таблица

Содержание компонентов в чугуне, мас.7.

Элементы известном предложенном

2,9

3,2

2,6

1,7-1,9

Углерод

1,3

1,2

1,5

0,7-1,7

Кремний

О,б

0,7

0,5

0,5-1,5

0,3

Марганец

0,4

0,5

0,2

Хром

0,2

0,3

0,2

0,1

Титан

0,1

0,2

0,2

0,3-2,7

0,1

Ванадий

0,2

0,2

0,17

0,1

Ал)0миний

0,5

0,7

0,38

0,08

Ниобий

0,1

0,2

07 10

0,03

0, 001-0,012

О, 001-0, 015

Азот

0,008

0,01

0,006

0,002

Бор

0,1 — 2,0

О, 1-2,0

0,001-0,007

0,0001-0,005

Цирк

Р3М

Остальное

Железо

Т а б л и ц а 2

Показатели

Предел прочности при изгибе, МПа

972

960

1015

Твердость, НВ

520

540

550

Микротвердость, Hp, %la

П)()0 — ) 5500 4200

4500

4700

4600

Никель

Молибден

0,3-1,50

Оь05-0,85

0,2-2,2

0,05-0,55

Остальное Остальное Остальное

Свойства иэносостойких чугунов

1 2 3 4

710 †7 912

360-460 500

11 15В5

Пп .) пи жение та л °

Свойства износостойких чугънов

Показатели

9Я

102

140-390

100

RF 94

Удароустойчивость, 7

Составитель Г. Пудик

Редактор П. Коссей Texpelt О.Вап1ишина Корректор 0. Билак

Заказ 2?62/19 Тираж 583 Подписное ипиал П1П! 11атслт", r. Ужгород, ул. Прок.i пня.

Кавитационно-эрозионнав стойкость, мг/м .гс

2 J 3

В((ИЛПИ Государственного .комитета СССР пo делам изобретений и открытий

113035, (1ос ква, 8-35, Раушская най., и, 4/ i! 5