Чугун

 

Изобретение отнасится к металлургии и может быть использована при производстве деталей доменного оборудования. Цель изобретения - повышение ударной вязкости и сопротивления термической усталости. Новый состав чугуна содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 1,5-2,1; Si 1,2-1,4; Мп 0,8-1,2; Сг 22-26; Ni 2-4; Mo 0,3-0,6; / 0,3-4,0; Ti 0,2-0,3; Al 0,1-0,2; Са 0,05-0,1, Си 2-3,5 и Fe остальное . Дополнительный ввод в состав чугуна Си, повышение содержания Ni с 0,5 до 2-4Z, уменьшение содержания Ti с 04 др 0,2-0,3% обеспечивает повьппение ударной вязкости в 1 ,8-2 раза и улучшение сопротивления тер-f мической усталости в 1,7-2,5 раза. 2 табл. (Г) сл 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,Л0 1 48 2 А1

15У 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ", К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4059286/22-02 (22) 13.01 86 (46) 30.10.87. Бюл. У 40 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт механизации труда в черной металлургии (72) M.М.Шурапей, Н.М.Потапов, В.Н.Никифоров, В.П.Ковязин, В.К.Гладуш, Э.С.Орлов, В.И.Комар и И.И.Дышлевич (53) 669.15-196 (088.8) (56) Цнпин Н.И. Износостойкие отливки из белых легированных чугунов.

Обзор. M.: HHHMAIll, 1983, с.31.

Авторское свидетельство СССР

У 1315511, кл. С 22 С 37/10, 1985. (54 ) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей доменного оборудования. Цель изобретения повьппение ударной вязкости и сопротивления термической усталости. Новый состав чугуна содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7:

С 1,5-2,1; S1 1,2-1,4; Мп 0,8-1,2;

Cr 22 — 26; й1 2-4; Мо 0,3-0,6;

V 0,3-4,0; Ti 0,2-0,3; Аl 0,1-0,2;

Са 0,05-0,1 Си 2-3,5 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Си, повышение содержания Ni с 0,5 до 2-4Х уменьшение содержания

Ti с 04 др 0,2-0,3Х обеспечивает повьппение ударной вязкости в 1,8 — 2 раза и улучшение сопротивления тер« мической уаталости в 1,7-2,5 раза.

2 табл.

1348382

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей доменного оборудования, 5

Цель изобретения — повышение ударной вязкости и сопротивления термической усталости.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения. 10

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Повышение ударной вязкости при больших удельных давлениях с введением в сплав меди и повышением содержания ванадия до 4% при суммарном содержании никеля и меди, не превышающем 6, происходит за счет того, что из микроструктуры исчезает стабильный аустенит и остается только метастабильный, который при ударном воздействии частично превращается н деформационный мартенсит, 25 значительно повышая при этом ударную вязкость.

При вводе в чугун меди, которая обладает графитизирующими свойствами, но в меньшей степени, чем никель, 30 повышается ударная вязкость и снижается износостойкость за счет появления в микроструктуре стабильного аустенита. Однако повышение содержания карбидообразующего ванадия от 0,5 до 4% препятствует образованию стабильного аустенита, за счет этого количество аустенита в микроструктуре снижается при нормализации до

45, при отжиге аустенит практически 40 исчезает, и структура состоит иэ феррита и эвтектики типа (FeCr) С .

При этом растет твердость и снижается ударная вязкость. Поэтому высокохромистый чугун необходимо подвергать 45 нормализации, при этом повышение количества метастабильного аустенита более 45% также снижает износостойкость. Повышение количества метастабильного аустенита происходит при увеличении суммарного количества никеля и меди в чугуне свыше 6%, кроме того, это увеличение может привести и к появлению стабильного аустенита, что резко (до 40 HRC>) снизит твердость и износостойкость при абразивном износе.

Повышение ударной вязкости в значительной мере определяется и тем, что при повышении содержания ванадия в чугуне от 0,5 до 4 . металлическая основа легируется ванадиевой эвтектикой (карбидами ванадия размером до 0,45 мкм).

Алюминий в высокохромистом чугуне, как и кремний, повышает температуру фазового превращения, тем самым повышая его сопротивление термической усталости при циклических нагревах и охлаждениях. Повышение температуры фазовых превращений препятствует объемным изменениям в микроструктуре чугуна, вследствие чего затрудняется образование сетки трещин.

Кальций является сильным раскислителем и дегазатором по отношению к азоту, значительно снижает количество азота и кислорода в чугуне, измельчает его структуру, что спо- . собствует повышению его механических свойств.

Введение меди в высокохромистый чугун в количествах 2 — 3,5 в сочетании с никелем и алюминием значительно увеличивает сопротивление термической усталости эа счет повышения количества аустенита в метал-. лической основе

Таким образом, введение перечисленных элементов позволяет получить высокохромистый чугун с повышенными ударной вязкостью, износостойкостью при ударно-абразивном износе и сопротивлением термической усталости.

Выплавка сплавов велась в основной электродуговой печи емкостью

4 тН.

Для ввода в чугун кальция использовался силикокальций СК-20. Силикокальций задавался в печь непосредственно перед выпуском металла при

1550-1560 С.

Алюминий АК-7 с содержанием 99,8% алюминия вводили в ковш с учетом 30% угара при выпуске металла иэ печи.

Медь вводили в металл по расплавлению шихты в виде лома воздушных фурм.

Основными компонентами шихты являлись лом низкоуглеродистой стали и чугуна, феррохром ФХ-003 72%.

Расчет содержания углерода в сплаве на заданный предел производился с учетом 1О угара. По расплавлению шихты и получению результатов химСодерванне компонентов, нас.I

Чугун гс

Т" g °

I .I"

Предлегаенай

1 1,3 0,8 0,7 20

1,5 0,2 0,2

0,1

1,5 0,05 0,01

Остальное

l,5 1,20 О ° 80 22,0 2,0 0,30 О ° 30 О ° 20 2,0 0,10 0,05

Э 1,8 1,40 1 ° 02 24,2 24 057 301 О ° 3

3 ° 50 О, 14 0,07

Варианты

4 2,1 1 ° 39 1,20 26,0 4,0 0,60 4,0

О ° 27 2,00 0,2

5 2,4 1 ° 7 1,5 28

О ° 4

I,& 0,3

4 ° 5 0,7 4,5 а,! О,l 0,1

0 ° 50830

0,25

0,03- 0,005

1,8- 0,5О ° 4

Иввестный

1 ° О

1,0

0,015

3,5 1,5 4,0 22

Как следует из табл. 1, дополнительный ввод в состав чугуна меди, повышенное в нем содержание никеля, уменьшение титана обеспечили повышение ударной вязкости с 1,8-2 раза и улучшение сопротивления термической усталости в 1,7-2,5 раза.

Таблица 2

Ударная вязкость, кгс м/см

Чугун

Формул а изобретения

0,83

Предлагаемый 1

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, титан, алюминий, кальций, железо, отличающий с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости, сопротивления термической усталости, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод l,5-2,1

Кремний 1,2-1,4

0,93

Варианты

0,80!

0,72

13 55

0,56

7-9

0,1 0,4

Известный з

13483 анализа экспресс-лаборатории науглероживание проводили боем электродов.

Феррохром задавался в печь иэ расчета угара 15Х хрома.

По расплавлению шихты при 14005

1420 С берется проба для экспрессанализа на углерод, кремний, марганец.

После получения результатов химанализа в расплав вводили ферросилиций ФС-45 с учетом усвоения кремния

907., марганец ФМп 1,0 757 с учетом

10Х угара марганца.

Никель вводили в печь с основной шихтой. Использовался металлический никель в виде гранул М-3 с содержанием никеля 98,6Е, усвоением 1007.

Молибден вводили в печь с основной шихтой с учетом усвоения IOOZ.

Лом молибдена вводили в виде прутков диаметром 60 мм. Выплавку сплава можно вести с применением ферромолибдена ФМ 0556, феррованадий

82

757 СТС вводили в печь при 1500 о

Ю

1520 С с учетам угара 25Х. Титан а вводили в чугун, используя ферротитан Ти I и Ти 2 с учетом 257. угара перед самим выпуском жидкого металла иэ печи.

Выпуск чугуна иэ печи производили при 1500-1560 С.

Заливку производили в сухие песо чано-глинистые формы при 1520-1540 С.

Разливка ковшом емкостью 4,0 т.

Испытания на сопротивление термической усталости производились при нагреве образцов размером 50х70х10 в термйческой печи до 900 С при последующем охлаждении в воде. При.,термоциклировании фиксировалось число циклов (И,4) до начала образования видимой сетки трещин.

В табл.! дан химический состав сплавов;в табл.2 — результаты испытаний чугуна известного и предлагаемого составов.

Таблнца ) 1348382

Составитель Н.Косторной

Техред А.Кравчук

Редактор М.Недолуженко

Корректор И.Муска

Заказ 5166/26 Тираж 604

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретение и открытий

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

Подписное

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

Марганец

Хром

Никель

Молибден

Ванадий

0,8-1,2

22-26

2-4

0,3-0,6

0,3-4,0

Титан

Алюминий

Кальций

Медь

Железо

0,2-0,3

0,1-0,2

0,05-0,10

2,0-3,5

Остальное.