Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в условиях воздействия значительных ударных нагрузок, сопровождающихся сильным абразивным воздействиям, например деталей молотковых дробилок, мельчайших шароб большого диаметра. Цель изобретения повышение ударно-абразивной изнобостойкости во влажной среде. Указанная цель достигается тем, что 4yryHj содержащий углерод, кремний, марга нец, никель, хром, алюминий, титан и железо, дополнительно содержит барий и медь при следующем соотношении компонентов , мас.%: углерод 2,5-3,5; кремний 2,6-3,4; марганец 0,5-1,5; никель 3,0-6,0; хром 8,0-12,0; алюС миний 0,4-0,8; титан 0,2-4,0; ба€ рий 0,01-0,05; медь 0,3-0,9; желе (Л зо остальное.Ударно-абразивная стойс кость во влажной среде и устойчивость к образованию трещин под воздействием ударных нагрузок составляет 0,083-0,096 г и 4058-4475 ударов соответственно. 1 табл. э 9д X) У 9 sd

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (П) А1 (5)) 4 С 22 С 37 10

1 Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3914974/22-02 (22) 21.06.85 (46) 07. 11.. 86. Бюл. 1) 41 (71) Донецкий ордена Трудового;.красного Знамени политехнический институт (72) В.И.Мачикин, Ю.С.Шаповалов, А.М.Зборщик, А.Е.Бурочкин, В.П.Моисеев.и П.Е.Власов (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Я 1035085, кл. С 22 С 37/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

Ф 1096300, кл. С 22 С 37/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 865952, кл. С 22 С 37/06, 1980.

Патент США У 4342588, кл. ?5-128, 1983. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и литейному производству и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в условиях воздействия значительных ударных наг- рузок, сопровождающихся сильным абразивным воздействиям, например деталей молотковых дробнлок, мельчайших шарой большого диаметра. Цель изобретения— повышение ударно-абразивной износостойкости во влажной среде. Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марга нец, никель, хром, алюминий, титан и железо, дополнительно содержит барий и медь при следующем соотношении компонентов, мас.X: углерод 2 5-3,5; кремний 2,6-3,4; марганец 0,5-1,5; никель 3,0-6,0; хром 8,0-12,0; алюминий 0,4-0,8; титан 0,2-4,0; барий 0,01-0,05; медь 0,3-0,9; железо остальное. Ударно-абразивная стойкость во влажной среде и устойчивость g образованию трещин под воздействием ударных нагрузок составляет 0,083-0,096 г и 4058-4475 ударов соответственно. 1 табл.

632

6% никель приводит к графитн3ации чугуна.

Содержание храма в чугуне данного состава находится в пределах 8-127.

В таком количестве хром образует специальные карбиды типа M,С и подавляет графитиэацию, вызванную повышением .процентного содержания таких элементов как никель, медь, алюминий. Основной функцией хрома является павьппение изнасостайкости чугуна за счет насыщения его матрицы карбидами типа И С .

При содержании хрома менее 8Х подавление графитизации не происходит, не образуется карбид М С . Содержание хрома в чугуне данного состава, более чем 12% приводит к тому, что матрица чугуна перенасыщается карбидами, чта несколько снижает его пластичность, а следовательно, и устойчивость к воздействию ударных нагрузок.

Содержание меди в чугуне данного состава находится в пределах 0,3—

0,9%, Медь вводится с целью дополниного повышения пластичности чугуна, что благоприятно сказывается на повышение его устойчивости к восприятию дарных нагрузок, что является следствием стабилизации аустенита.

Содержание меди в количестве менее 0,3% в чугуне данного состава не приводит к стабилизации аустенита и ее влияние на дополнительное повьнпение пластических характеристик сплава не наблюдается. Содержание меди более 0,9% является пределом ее растворимости в данном сплаве и она выделяется из твердого раствора в чистом виде, чта отрицательно сказывается на пластичности сплава.

Содержание алюминия находится в пределах 0,,4-0,8Х наиболее полно выполняет функцию раскисления металла, активно удаляя из него киалород, тем самым способствует повьппению его корроэионной стойкости, что делает возможным применение сплава в условиях ударно-абразивного износа во влажной среде. Содержание алюминия в чугуне данного состава в количестве, меньшем чем 0,47, ведет к тому, что алюминий недостаточно активно выполняет функцию раскисления металла.

В количестве„ более чем 0,87, алюминий в чугуне данного состава способствует ега графитизации, что нежелательна, так как понижается абразивная износостойкость.

1 1268

Изобретение относится к металлургии и литейному п1 спзвод< тву н может быть использовано для изготовления деталей, работавших в условиях воздействия значительных ударных нагрузок, сопровождающими:ся сильным абразивным воздействием, например, деталей молоткавых драбилок, мельчайших шаров большого диаметра, Целью изобретения является павы- 1р шение ударно-абразивной износостойкости во влажной среде.

Содержание углерода в данном чугуне находится в пределах 2,5-.3,57.

В таком количестве углерод, являясь 15 элементом, входящим в состав карбидов, способствует получению .требуемой иэносастойкости сплава. Уменьше-! ние содержания углерода ниже 2,57 ведет к снижению изнасостайкасти 20 сплава, а увеличение выше 3,57. снижает пластические свойства чугуна.

Кремний в данном чугуне находится в пределах 2,6-3,47.. В таком количестве он способствует ускорению прев-25 ращения аустенита в перлитнай области, чта способствует экономии марганца. В количестве менее 2,6 это свойство кремния не проявляется. В количестве более 3,4% кремний приводит к ЗО графитиэации чугуна, что снижает его износостойкость.

Содержание марганца в данном сплаве находится в пределах 0 5-1,57. В таком количестве марганец, в составе данного чугуна, необходим для получения аустенитной матрицы сплава. Марганец, понижая мартенситную точку и способствуя образованию аустенитной структуры чугуна, повышает ега плас- 10 тичность, что делает возможныМ применить данный сплав в условиях значительных ударных нагрузок, При содержании марганца менее 0,5% в чугуне данного состава аустенитная 35 структура образуется в недостаточном количестве. Повышение содержания марганца для значительного увеличения пластичности более ч:ем 1,5% приводит к тому, что из-за стабильности аусте- 5р нита несколько падает износостойкость чугуна.

Никель в данном чугуне находится в пределах 3,0-6,0Х. В таком количестве он подавляет образование перлита при охлаждении сплава. В количестве менее 37 эта функция никеля не выполняется, а в количестве более руя чугун, повышает его коррозионную стойкость. Отсюда следует, что весь комплекс элементов в данньж весовых соотношениях в данном сплаве способствует повышению ударно-абразивной износостойкости чугуна во влажной среде.

Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице.

Испытания на удароустойчивость проводят на образцах ф 20 мм,и высотой

30 мм. Удар проводят в центр образца с энергией удара 19,5 Дж.

Из таблицы видно, что ударно-абразивная износостойкость во влажной о среде и устойчивость к образованию трещин под вовдействием ударных нагрузок у предлагаемого чугуна превьппает те же характеристики у известного состава; потеря массы при мокром износе составляет у известного чугуна

0,148 кг, а у предлагаемого — 0,09бг.

Число ударов до растрескивания у известного чугуна составляет 2970, а у предлагаемого — 4475.

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, алюминий, титан и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения ударно-абразивной износостойкости во влажной среде, он дополнительно содержит барий и медь при следующем соотношении ингредиентов, мас. 7.:

Углерод

Кремний.

Марганец

Никель

Хром

Алюминий

Титан

Барий

Медь

Железо

2,5-3,5

2тб 3 4 .0,5 1,5

3,0-6,0

8, 0-12, 0

0,4-0,8

0,2.-4,0

0,01-0,05

0,3-0,9

Остальное

3 1268632 4

Титан в данном чугуне содержится в количестве 0,2-4 07 и применяется для повышения износостойкости сплава, так как матрица чугуна насьпцается карбидами титана, имеющими очень боль- шую твердость (Н ). При содержании титана менее 0,27 роста износостойкости сплава не наблюдается, так как матрица чувуна в недостаточной степени насьпцена карбидами титана. В количес- 1р тве более 4,07 резко уменьшается ударная вязкость сплава, так как g структуре чугуна появляется очень большое количество карбидов титана.

Содержание бария находится в преде- 5 лах 0,01-0,05%. Барий, измельчая структурные составляющие чугуна, ак-..: тивно рафинирует металл, способствует повьппению как износостойкости, так .и корроэионной стойкости чугуна, что 2О приводит к повьппению износостойкости во влажной среде.

В количестве, менее 0,027, влияние бария на повьппение ударно-абразивной износостойкости чугуна во влажной 25. среде не наблюдается, так как недостаточно полно происходит рафинирова- Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я ние металла и иэмельчение его структурных составляющих, В количестве более 0,057 барий в чугуне данного ЗО состава не растворяется.

Таким образом, совместное влияние углерода, кремния, марганца, никеля, хрома, меди, алюминия, титана и бария на свойства чугуна проявляются в следующем: марганец, никель и медь рбразуют стабильную аустенитную матрицу чугуна, что способствует повышению пластических свойств металла и делает возможным применение его в 4р условиях ударных нагрузок; углерод, хром и титан, образуя в матрице чугуна карбиды, повьппают его твердость, делают чугун более износостойким, что дает возможность применение сплава в условиях воздействия на него абразивных частиц; алюминий и барий, рафини12б8632

I сФ

Л сб I

Рв сс О I

40 О

1 I

4IuZ

OOeI4

Оа.О хеоа, Р >с с 1» иЪ

CV

С 3 сЪ ф

О r мЪ с 4»4

Ф Ф Ф л ф

Ol Oi

cV сч сЪ

° ф с Ъ сЧ о

1 40 Х охи

Х 40 Х а,а. сч сч

« о

Ф 43

Ch (O СОЪ э о о

» в а о о о

С0 О о а « о о

CO Ch с»Ъ

° « о о

1 ц о д %4

32 о о

40 Х

«l

IfI 0

0 i

441 -О

CC 1

О I ОЪф о о О сЧ

CO CO л л ь сО ф сЪ -1 сО л л л

Ъ 0 24

Оъ сЧ

С 4 сЧ с1

1О О О

1 1

1 Ю 1

I 0вИ

1 йо О е съ съ

I

1

1 40

I cO

О1 ь о в о с»Ъ ЮЪ о о о а о о о сЪ о в ь! 1!! о сч

° Ф Ф I

I

1 ю4 сч ° а в в о

° ф

« а

»Ф

« о

4»Ъ»Ф в а

О о

I

1 сч о в сч сч ф о о о о в « а л а о о а а

О сч о о а а с Ъ чС I о Ф О а а в

1 с Ъ I

a a о о

1

1 ф

°, в сЪ О И

« а в

o» \» е сч а о

Ф в о

iсЪ 4О а « о

О О а в «

СЧ С! С Ъ

»01 а сч

1О ссЪ в в

° «Ъ еъ о е а в в сч с ъ с ъ а в с»Ъ с«3

CI II

О Ф

%2 1»

СЧ M O ссЪ1. ! t

1. 1 м

44 1 С.Ъ

1 «I I

1 X

О 1 1

1 i» 1

Х °,  — - — 4

1» !

Х I 1

3a I 0 е и х

I 04I Г 0

1 00 1 I

I 0Ь 1 1

1 Э 1

1 В! 1 1

О 1 М сь14n

1 1 ! - 1

Iu 4 сч м ф

° »» »

4) сО 7

«a а 1 о о о

СЧ С Ъ ×(2 ОЪ О

a a а в а I I

o о о о