Износостойкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве шаров размалывающих мельниц. Цель изобретения - повышение ударно-абразивной стойкости при температурах от О до 50°С. Чугун содержит, мас.%; С 2,5-3,3; Si 1,5- 2,6; Мп 1,1-3,2; Сг 4,5-6,5; Zr 0,02-0,08; Са 0,02-0,06; N 0,03-0,12; А1 0,2-1,5; В 0,02-0,08; Се или Mg 0,03-0,07; нитриды ванадий 0,05-0,18; Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Се или Mg, а также ввод ванадия в виде нитридов обеспечили повышение ударно-абразивной стойкости в 1,51-2,74 раза при О°С и в 1,83-2,43 раза при -50°С. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 22 С 37 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4132386/23-02 (22) 09.10.86 (46) 23.07.88. Бюл. № 27 (71) Гомельский литейный завод «Центролит» (72) Л. И. Фельдман, М. И. Карпенко, Е. И. Марукович, А. П. Мельников, Т. И. Кныш и В. П. Струнин (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1281599, кл. С 22 С 37/10, 1984.

„„30„„1411351 А 1 (54) ИЗНОСОСТОЙКИИ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве шаров размалывающих мельниц. Цель изобретения — повышение ударно-абразивной стойкости при температурах от 0 до 50 С.

Чугун содержит, мас.о : С 2,5 — 3 3; Si 1,5—

2,6; Мп 1,1 — 3,2; Cr 4,5 — 6,5; Zt 0,02 — 0,08;

Са 0,02 — 0,06; М 0,03 — 0,12; Аl 0,2 — 1,5;

В 0,02 — 0,08; Се или Mg 0,03 — 0,07; нитриды ванадий 0,05 — 0,18; Fe — остальное.

Дополнительный ввод в состав чугуна Се или Mg, а также ввод ванадия в виде нитридов обеспечили повышение ударно-абразивной стойкости в 1,51 — 2,74 раза при 0 С и в 1,83 — 2,43 раза при — 50 С. 2 табл.

141135!

f0 !

20

55 (r

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей, работающих в условиях отрицательных температур.

Цель изобретения — повышение ударноабразивной стойкости чугуна при температурах от 0 до — 50 С.

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

Дополнительное введение нитридов ванадия в количестве 0,05 — 0,18 мас.% микролегирует металлическую основу, повышает хладостойкость и стабильность структуры, упрочняет хромистую эвтектику и повышает ударно-абразивную стойкость п ри низких температурах. Концентрация нитридов ванадия принята от содержания 0,05 мас.%, при котором существенно повышается ударноабразивная стойкость при температурах до — 50 С, и ограничено содержанием, выше которого снижается ударная вязкость и эксплуатационная стойкость.

Цирконий в количестве 0,02 — 0,08 мас.% измельчает хромистую эвтектику, модифицирует и упрочняет матрицу, повышает ее твердость и способствует повышению ударноабразивной стойкости при температурах — 50 С. При содержании циркония более

0,08 мас.% снижаются ударная вязкость и ударно-абразивная стойкость при низких температурах.

Кальций очищает границы зерен, измельчает структуру в количестве 0,02—

0,06 мас.% способствует повышению ударноабразивной стойкости при низких температурах. Возможность увеличения концентрации кальция более 0,06 мас.о о ограничена

его низкой растворимостью в матрице при низких температурах.

Выведение металла из группы, содержащей церий и магний в количестве 0,03—

0,07 мас.%, модифицирует чугун и повышает твердость и ударно-абразивную износостойкость. Оптимальное содержание церия или магния в чугуне определено экспериментально. При концентрации их до

0,03 мас.% модифицирующий эффект и повышение твердости и износостойкости незначительны, а при концентрации более

0,07 мас.% увеличивается хрупкость и снижается эксплуатационная стойкость при низких температурах.

Содержание основных компонентов (углерод 2,5 — 3,3 мас.% и кремний 1,5 — 2,6 мас.% принято из опыта производства износостойких чугунов с повышенной ударно-абразивной стойкостью при низких температурах и ограничено содержанием, выше которых снижается твердость, укрупняется структура и уменьшается динамическая прочность.

Содержание основных легирующих компонентов (хром 4,5 — 6,5 мас.%, марганец

1,3 — 3,2 мас.% и алюминий 0,2 — 1,5 мас.%) обеспечивает достаточно высокие характеристики твердости и ударно-абразивной износостойкости, а при увеличении их концентрации выше верхних пределов, существенно снижается ударная вязкость и увеличивается модуль упругости, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости при ударно-абразивном износе при низких температурах.

Азот снижает модуль упругости, воздействует на упрочнение матрицы и повышение ударно-абразивной стойкости при низких температурах. При концентрации азота до

0,03 мас.% его влияние незначительно. а при концентрации его более 0,12 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений, снижаются ударная вязкость и ударно-абразивная стойкость.

Бор в количестве 0,02 — 0,08 мас.% измельчает и стабилизирует структуру, способствует повышению эксплуатационной стойкости и снижению износа при низких температурах. Увеличение концентрации бора более 0,08 мас.% приводит к усилению графитизирующего влияния бора на структуру и снижению износостойкости чугуна при низких температурах.

Опытные плавки износостойких чугунов проводят дуплекс-процессом коксо-газовая вагранка — индукционный миксер. Азотированный феррохром, ферромарганец, силикохром, сплав циркония, нитриды ванадия, ферробор и силикокальций присаживают в миксер, а металл из группы, содержащей церий и магний, в раздаточные ковшиавтоклавы при 1420 в 1430 С. Технологические пробы и износостойкие отливки получают в сухие жидкостекольные формы..

В табл. 1 приведен химический состав чугунов опытных плавок. Содержание компонентов определяют химическим анализом.

Для определения содержания нитридов ванадия химическим методом используют осадок, выделенный из чугуна электролитическим методом, отделенный от раствора центрофугированием при 4000 — 4500 об./мин и помещенный в аппарат Кьельдаля. Усвоение компонентов в чугуне составляет, нитриды ванадия 76 — 87; цирконий 83 — 88; церий 68 — 75; магний 47 — 52; кальций

55 — 59.

В табл. 2 приведены данные о механических свойствах и эксплуатационной стойкости износостойких чугунов опытных плавок. Сравнительные испытания на ударноабразивный износ проводят при температуре 0 — 30 и — 50 С при ударе контробразцом через абразивную ленту, изготовленную из тканевой шлифовальной шкурки с абразивным материалом из нормального электрокорунда зернистостью 16-П, нанесенным эле трическим методом на тканевой основе из особо легкой саржи на мездровом клее.

Эксплуатационную стойкость шаров мельниц

1411351

2,5 — 3,3

1,5 — 2,6

1,1 — 3,2

4;5 — 6,5

0,02 — 0,08

0,02 — 0,06

0,03 — 0,12

0,2 в 1,5

0,02 — 0,08

Формула изобретения

Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, цирконий, кальций, азот, алюминий, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения ударно-абразивной стойкости при

0,03 — 0,07

0,05 — 0,18

Остальное

Таблица 1

Содержание компонентов в чугуне, мас. X состава

Компонен

3 4 5 известный) 4 5

2,5

2,95

2,5

3,3

2,9

3,7

3,3

Углерод

2,6

1,5

1,9

1,8

2,5

1,5

2,6

Кремний

2,5

3,2

2,5

1,5

3,2

Марганец

1,42

0,85

0,2

0,2

1,5

0,85

1,5

Алюминий

6 5

4,5

4,5

5,2

5,2

6,54

0,9

Хром

Нитриды ванадия

0,18

0,05

0,1

0,05

0,1

0,18

0,02

0,2

0,05

0,08

0,02

0,05

0,08

Цирконий

0,06

0,02

0,02

0,05

0,05

0,06

Кальций

0,03

0 05

0,07

Магний

0,08

0,02

0,06

0,06

0,02

0,3

0,08

Бор

0,03

0,05

0,07

Церий

0,22

0,06

0,12

0,03

0,03

0,06 0,12

Азот

Железо

Осталь- Осталь- ОстальОсталь- Остальное ное

Осталь- Остальное ное

ыое ное ное

Ф

Известный чугун содержит, 7.: Ti 0,2; V 0,25; Си 0,15, нитриды алюминия 0,1, бориды кальция 0,07, бориды лантана 0,03. и лопастей дробеметных аппаратов получают при испытании в производственных условиях при ударно-абразивном износе при — 20 С.

Как видно из табл. 2, дополнительный ввод в состав чугуна церия или магния, а также ванадия в виде нитридов обеспечивает повышение ударно-абразивной стойкости (снижает ударно-абразивный износ) в 1,5!—

2,74 раза при 0 С и в 1,83 — 2,43 раза при — 50 С. температурах от 0 до — 50 С, он дополнительно содержит один элемент из группы, содержащей церий и магний, а ванадий содержится в виде нитридов при следующем соотношении компонентов, мас.4:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Цирконий

Кальций

Азот

Алюминий

Бор

Один элемент из группы, содержащей церий и магний

Нитриды ванадия

Железо

1411351

Таблица 2 врастав

Ударная

Отно сительная

Эксплуатационная стойкость, ч

1угуна износостойвязкость, 1Ик/ при изгибе

0 -30 -50

Шаров. Лопастей мельниц аппаратов кость

420 317

885

127

163

50 025 4 9 85

634

55 0,38 6,1 54 70

612

423

756

675

0,43 8,7 35

452

720

63 039 95 31

762

457

58 0,36 6,3 56

65 0,41 8,9 39

626

632

419

708

72

446

750

735

66 0,38 9,7 36

70

457

757

Составитель Н. Косторной

Редактор Н. Яцола Техред И. Верес Корректор С. Черни

Заказ 3622/25 Тираж 594 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

1! 3035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предел прочности

Твердость, HRC

Ударно-абразивный из нос, мг/гс, при температуре, С