Износостойкий чугун

 

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию составов высокоуглеродистых сплаВОВ железа. Целью изобретения является снижение склонности чугуна к пленообразованию, повышение жидкотекучести, абразивной и гидроабразивной стойкости при работе в щелочных средах , содержащих кремнезем. Предлагаемый чугун имеет следующий состав, мас.%: углерод 3,0-3,5; кремний 1,5- 3,0; марганец 0,1-0,8; сера 0,06 - 0,08; сурьма 0,05-0,8; молибден 0,1- 0,5; хром 0,03-0,6; бор 0,08-0,2; азот 0,02-0,2; фосфор 0,1-0,8; железо - остальное. Чугун такого состава может быть использован при изготовлении деталей арматуры, перекачивающей агрессивные среды, содержащие частицы абразивного материала. 2 табл. О) со со ;о

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

PECllYS JIHH

10 А1 (19) (И) (Ю 4 С 22 С 37 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4080289/31-02 (22) 24 .04.86 (46) 23.09.87. Бюл. № 35 (71) Белорусский политехнический институт (72) М.M.Áîíäàðåâ, Е.И.Шитов, В.M.ÌèõàéëîBñêèé, А.И.Сарока, В.Н.Рыбаков и В.Л.Трибушевский (53) 669.15- 196 (088,8) (56) Герек А., Байка Л. Легированный чугун — конструкционный материал, M.: Металлургия, 1978, с.90-91.

Авторское свидетельство СССР № 1073317, кл. С 22 С 37/06, 1984. (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к литейному производству, а именно к изыска нию составов высокоуглеродистых сплавов железа. Целью изобретения является снижение склонности чугуна к пленообразованию, повьппение жидкотеку- чести, абразивной и гидроабразивной стойкости при работе в щелочных средах, содержащих кремнезем, Предлагаемый чугун имеет следующий состав, мас.Е: углерод 3,0-3,5; кремний 1,53 0 марганец О, 1-0,8; сера 0,06

0,08; сурьма 0,05-0,8; молибден 0,10,5; хром 0,03-0,6; бор 0,08-0,2; азот 0,02-0,2; фосфор 0,1-0,8; железо — остальное. Чугун такого состава может быть использован при изготовлении деталей арматуры, перека-. чивающей агрессивные среды, содержащие частицы абразивного материала.

2 табл .

1339160

Изобретение относится к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано при производстве отливок, работающих в условиях абразивного и гидроабразивного износа в щелочных средах, содержащих частицы абразивного материала, Цель изобретения — снижение склонности чугуна к пленообразованию,повьппение жидкотекучести, абразивной и гидроабразивной стойкости отливок при работе в щелочных средах, содержащих кремнезем.

Чугун предлагаемого состава содержит, мас.7.:

Углерод 3,0-3,5

Кремний 1,5-3,0

Марганец 0,10-0,8

Сера 0,06-0,08

Сурьма 0,05-0,8

Молибден О, 1-0,5

Хром 0,03-0,6

bop 0,08-0,2

Фосфор О, 1-0,8

Азот 0,02-0,20

Железо Остальное

Пределы содержания компонентов установлены, исходя из получения наиболее благоприятного сочетания структуры литейных, механических и служебных характеристик сплава.

Нижний предел по содержанию углерода и кремния (3,0 и 1,5 мас.7) вьг зван необходимостью получения перлит ной металлической матрицы и удовлетворительными технологическими свойствами, в первую очередь жидкотекучестью расплава. Верхний предел по содержанию углерода и кремния 3,5 и

3,0 мас,Х соответственно каждого элемента ограничен получением в структуре ферритной составляющей не более 57.

Пределы содержания марганца (0,100,8 мас.Х), бора (0,08-0,2 мас.7) и молибдена (0,1-0,5 мас.7) выбирают экспериментально, исходя из условия максимального упрочнения металлической основы чугуна за счет измельчения графитных включений, стабилизации перлита, увеличения его дисперсности и микротвердости. Содержание марганца, бора и молибдена ниже нижнего предела приводит к резкому понижению прочностных характеристик, а выше верхнего предела экономически нецелесообразно.

При введении азота в чугун, он существенно измельчает эвтектическое зерно, что сказывается на повышении механических свойств чугуна. Повьппение износостойкости за счет дополни45 тельного микролегирования чугуна азо50 том объясняется образованием дисперсных нитридов бора, равномерно распределенных в объеме металлической основы чугуна. При содержании азота до

0,02 мас.Х его влияние сказывается

55 незначительно, а при повышении его концентрации (более 0,2 мас.7.) снижается износостойкость за счет огрубления нитридных включений, уменьшается жидкотекучесть. Оптимальное соот5

Хром в составе чугуна приводит к образованию ледебурита, что значительно повышает твердость материала.

Нижний предел содержания хрома (0,03 мас.7) ограничен эффектом повышения твердости, верхний (1,Омас.7) обусловлен снижением жидкотекучести и увеличением склонности чугуна к пленообразованию.

Сурьма является перлитизатором металлической основы чугуна. Присутствуя в сплаве и способствуя переохлаждению расплава, изменяет форму и размеры графита. Общее число включений графита с добавкой сурьмы увеличивается, что благоприятно сказывается на повышении износостойкости чугуна. Верхний предел содержания сурьмы (0,2 мас .7) ограничен малым ростом перлитизирующего эффекта, нижний (0,05 мас.Х) обусловлен достижением требуемой точности.

Фосфор существенно повышает жидко текучесть высокоуглеродистых сплавов.

Кроме того, в присутствии сурьмы фосфор в чугуне образует сложную фосфидно-сурьмянистую эвтектику, обладающую большей твердостью (Н „ 730 кг/мм ) по сравнению с обычной фосфидной (Н „ 580 кг/мм ). Добавка фосфора измельчает эвтектическое зерно, а фосфидно-сурьмянистая эвтектика, располагаясь по границам зерен в виде разорванной сетки, вследствие большой твердости повышает абразивную и гидроабразивную стойкость чугуна. Верхний предел содержания фосфора (0,8 мас.Х) ограничен достижением максимума твердости сплава, нижний предел (0,1 мас.7) установлен из-за снижения жидкотекучести чугуна.

3 1339160 ношение азота и бора в чугуне 1:1,3; фосфора и сурьмы 1:1. м

Пример. !1ля проведения срав- к нительных испытаний известного и С предлагаемого составов чугуна выплавляют шесть составов чугуна — известный на среднем уровне и предлагаемый на нижнем, среднем и верхнем, а также ниже нижнего и выше верхнего уровней содержания компонентов в сплаве.

Содержание компонентов в исследуемых сплавах приведено в табл. 1.

Чугун плавят в индукционной печи с кислой футеровкой с использованием в шихте стального лома и передельных литейных чугунов. Для получения необходимого состава чугуна используют ферросплавы кремния, молибдена, бора, хрома, сернистое железо.

Образцы для испытаний заливают в сухую земельную форму. Перед заливо кой в жидкий расплав при 1450 С вводят кристаллическую сурьму Су2 и электротермический азотированный марганец. пихту для получения чугуна необходимого состава расчитывают, исходя иэ усвоения кремния, сурьмы, марганца и азота на уровне 85-90Х, а молибдена, бора и хрома 70-80Х.

Испытания на абразивный износ проводят на машине трения путем относительного перемещения наждачной шкурки по поверхности образца со скоростью 0,5 м/мин при относительном давлении 0,8 кгс/см .

Испытания на гидроабразивный износ проводят на установке, в которой образец совершает вращательное движение по окружности диаметром 300мм в жидкой ванне ° Основу жидкой ванны составляет 457-ный раствор щелочи

КОН с добавками кварцевого песка, отмытого от глинистой составляющей, дисперсностью 800 мкм в количестве

200 г/л раствора.

Жидкотекучесть сплава измеряют етодом вакуумного всасывания в варцевую трубку диаметром 2,6 мм.

5 клонность чугуна к пленообразова-нию оценивают визуально как отношение площади плен к полной поверхности излома.

Приведенные в табл. 2 абразивный и гидроабразивный износ чугуна в щелочной среде, содержащей кварцевый песок, а также показатели твердости и линейных характеристик показывают, что дополнительный ввод в состав чугуна фосфора и азота существенно повышает износостойкость и жидкотекучесть чугуна, а также снижает склонность чугуна к пленообразованию.

Состав чугуна проходит лабораторные испытания и применяется для изготовления корпусов насосов агрегата для химической очистки отливок, полученных в оболочковые формы. .Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я

25 Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, молибден, хром, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью снижения склонности чугуна к

30 пленообразованию, повышения жидкотекучести, абразивной и гидроабразивной стойкости в щелочных средах, содержащих кремнезем, он дополнительно содержит азот и фосфор при следу35 ющем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 3,0-3 5

Кремний 1,5-3,0

Марганец О, 1-0,8

Сера 0,06-0,08

4п СУРьма 0 05-0,8

Молибден О, 1-0,5

Хром 0,03-0,6

Бор 0,08-0,2

Азот 0,02-0,2

45 Фосфор 0,1-0,8

Железо Остальное

1339160 и

1

С 4

° 1

O л

С 4

D (7

О л

С 4

О

О л

С 4

С» )

С» ) А х

Э

Ф о х

1 1 а

Cd 1 л х о

Е» х

Ф х о

И

Е о х

Ю х

Cd и

Р

С о о

1 1 d4 1

z o кСк х!

С»4» л

Ю - cv С»4 Ю

Ю л Ю

o o o o c

<Х> Т и

Π— СЧ С»1 о

Ф л л

О О O O O

О С 4 С 4

Ю

О О О л г Л л Ю л л л

o o o o o \ С4 СЧ

o < со Ch Ю л л Ю

О О О O O

О Л СО С 4

o o o о

О О О О О

1 QO

СО О Ю л л л л

О O О о

Ю О1

-Ф СО . Ch О л л л

О О O O O

1Г)

Л С4 O СЧ л л

С»4 С»\ Р ) С1

О СЧ Л о СO л л л л

Р\ С»\ Р) С») (4 о

Ф Ф 4 о х х х d4 1» х х х х Э

Х Ц Х ЭХ С4Х

0) Q Р

Л и са соm мх

1 I

Е» п3 Я

d4 Q X ф Я (U Ф С4 M л

g х 1:» 4

1339160

Таблица 2

КоличестУровень содержания комОтносительный износ

ЖидкоСплав во плен, 7 идроабазивный понентов

0,38

1,0!

311

Известный Средний

Предлагаемый

0,16

0,8

130

0,4

363

Нижний

0,26

128

1,0

388

Средний

0,9

1,4

125

429

Верхний

0,85

0,4

0,24

134

Ниже нижнего 311

0,92

О, 008

112

4,5

Выше верхнего 477

Составитель А. Бармыков

Редактор Н.Гунько Техред Л.Сердюкова Корректор В. Гирняк

Заказ 4187/19 Тираж 604 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Óêãoðoä, ул.Проектная,4

Твердость, НВ текучесть, MM

L абразивный

О, 041

0,0094