Износостойкий чугун

 

Изобретение относится к области металлургии, в частности, к производству износостойких высокохромистых чугунов. Целью изобретения является улучшение обрабатьшаемости резанием и повышение механических свойств сплава. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,0-3,2; кремний 0,4- 0;8; марганец 1,2-3,5; хром.14-32; никель 0,1-1,0; алюминий 0,002- 0,07; кальций 0,03-0,1; висмут 0,001- 0,03; железо остальное. Использование Предложенного чугуна в улучшенными механическими и технологическими характеристиками позволяет расширить сферу его применения и использовать для отливки заготовок деталей, нуждающихся в механической обработке.. 1 табл.

СОВХОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (SD 4 С 22 С 37 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4138265/31-02 (22) 12.08.86 (46) 07.11.88. Бюл. 9 41 (71) Белорусский политехнический институт (72) О.С.Комаров, Н,И,Урбанович и В.Г.Ходосевич (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 169553, кл. С 22 С 37/08, 1964.

Авторское свидетельство СССР

9 151336, кл. С 22 С 37/08, 1961. (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к области металлургии, в частности к производству износостойких высокохромистых

„„SU„, 1435647 А1 чугунов. Целью изобретения является улучшение обрабатываемости резанием и повьппение механических свойств сплава. Предложенный чугун содержит, мас.Х: углерод 2,0-3,2; кремний 0,40,8; марганец 1,2-3,5; хром 14 32; никель 0,1-1,0; алюминий 0,0020 07; кальций 0 03-0 1; висмут 0,0010,03; железо остальное, Использование предложенного чугуна в улучшенными механическими и технологическими характеристиками позволяет расширить сферу его применения и использовать для отливки заготовок деталей, нуждающихся в механической обработке..

1 табл.

1435647

Изобретение относится к металлургии, а именно к производству износостой:,их высокохромистых чугунов, Цель изобретения — улучшение обра5 батываемости резанием и повышение механических свойств сплава, Предлагаемый износостойкий чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, кальций, висмут и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.Х: углерод 2,0-3,2

Кремний 0,4-0,8

11аргансц 1,2-3,5 15 ," ром 14-32

11икель 0 1-1,0 с люминий 0 ° 002-0,07

I(. льций 0,03-0, 1

Висмут 0901-0903 20

)железо Остальное

Дополнительное введение поверхностно-активного элемента висмута замедляет начальный рост блоков эвтектики, что вызывает увеличение переохлажде- 25 ния расплава и облегчает проявление подложек, которые не становятся центрами кристаллизации при.меньших переохлаждениях. Совмес гное микролегировайие химически активными элементами (Ca9 A1.) и поверхностно-активным (Вх) способствует зарождению блоков в расп- . лаве перед фронтом.ледебурита к зоне, концентрационного переохлаждения и прекращению направленного роста эвтектики, т.е; транскристаллизации.

Ликвидация транскристаллизации спо-. собствует улучшению обрабатываемости резанием.

Выбор соотношения компонентов

40 сплава обусловлен спедующим.

При содержании углерода менее

2,07 в структуре снижается количество карбидов, что прямо овязано со снижением износостойкости. Кроме того, при малом содержании углерода структура высокохромистого чугуна состоит в основном из вязкого аустенита, что сопровождается ухудшением обрабатываемости. При содержании углерода свыше 3,2% в структуре наблюдается не более 8-10Х аустенита, что приводит к снижению ударной вязкости до 6,3 Дж/cM . Кроме того, рост количества комплексных карблдов ухудшает обрабатываемость, Кремний — нежелательный элемент в высокохромистом чугуне (ВХЧ), Технологически трудно получить ВХЧ с содержанием кремния менее 0,4%, так как исходный низкокремнистый передельный чугун содержит до 0,37, кремния, Г

Кроме того, за счет восстановления кремния из футеровки печи его содержание в металле доходит до 0,4Х При содержании кремния выше 0 8Х резко снижаются предел прочности на растяжение (до 46 кгс/мм ) и прочность на изгиб (до 86 кгс/мм ). .Нижние пределы содержания висмута, алюминия и кальция (соответственно 0,01; 0,002 и 0,03%) обусловлены появлением заметного положительного эффекта. Верхние пределы этих элементов обусловлены ликвидацией транскристаллизации, что связано с улучшением обрабатываемости при одновременном повышении механических свойств высокохромистого чугуна, Пример. Для выплавки высокохромистого чугуна применяют известную технологию. Исходные материалы: чушковый чугун, феррохром, ферромарганец, гранулированный никель. Предлагаемый чугун выплавляют в индукционной печи с кислой футеровкой. В печь последовательно загружают феррохром, чугун и никель. После рас" плавления указанных материалов и доводки температуры металла до 1350 С в печь загружают ферромарганец. При

1450 С в чугун добавляют алюминий, О силик ок альций и. висмут (с учетом усвоения соответственно 30, 15 и 507), выпускают в ковш и разливают по формам. Аналогично выплавляют чугун известного состава.

Для сравнения характеристик известного и предлагаемого сплава отливают стандартные образцы для определения ударной вязкости, стандартные образцы 6 30 мм на изгиб (6 )9 стандартные образцы для определения прочности на разрыв (6и) и образцы 1й 12 мм и длиной 55мм для испытаний на износ, Кроме того, отливают образцы массой

40 г для определения жидкотекучести методом вакуумного всасывания, Плавку осуществляют в индукционной печи с кислой футеровкой емкостью 150 кг.

Прочность определяют на машине

Р50, ударную вязкость - на копре

NK5 жидкотекучесть — методом вакуумного всасывания при 1500 С в трубочки 2,5 мм. Для определения относи1435б47 ствует улучшению комплекса свойств отливок из высокохромистого чугуна по сравнению с известным и позволяет и существенно повысить стойкость инстг румента. Иэ данных таблицы видно также оптимальное количество компонентов чугуна.

Остала- 8 ° 2 260

woe

8,О 28О

49 0,38 30 220

20 04 12

И О, О О,О2 О,аз О,О1

53 0,43 30 . 860 1

l г,в о,6 г,4

24 0,62 0,05 0,06 0 02 з,г ол 3,5 32 |.оо Оеог о,1 о,о3 -"- 7,9 270 120

56 0,42 .30 890

2.4 0,6 2,1 18 1,О тельной износостойкости образцы

1 2 мм устанавливают в -. íåçäà корпуса шлифовального станка, расположенные на одинаковом удалении от ос его вращения, и приводят в движение диск с наклеенной наждачной бумагой.

Потеря массы через бО с испытаний положена в основу при оценке иэносостойкости. За единицу берут износ закаленной стали 45, Образцы 30 мм после определения прочности на изгиб обтачивают по наружной поверхности до ф 2б мм и в случае отсутствия дефектов используют для определения обрабатываемости резанием. В качестве критения обрабатываемости выбирают путь (L)> пройденный резцом при скорости резания

30,3 м/мин, величине подачи S = — 0,11 мм/об. и глубине резания — 1,5 мм до образования ленточки шириной 2 мм на главной задней поверхности

Химический состав сплавов и резуль-25 тат их испытаний приведены в таблице, Влияние комплексного микролегирования кальцим, алюминием и висмутом на приведенные параметры качества и ширину зоны равноосных кристаллов 3©, (d) также приведено в таблице, Из таблицы видно, что оптимальное микролегирование обеспечивает устранение транскристаллиэации (зона д расширяется), заметное повьппение ударной вязкости (КС), прочности на

35 изгиб, (6,), растяжение (4 p), улучшает жидкотекучесть (1) и обрабатываемость резанием (L). Таким образом, дополнительное микролегирование алю- 4 минием, кальцием и висмутом способ"

Улучшение механических и технологических характеристик и особенно обрабатываемости резанием позволяет расширить сферу применения высокохромистых чугунов, которые могут быть использованы для отливки заготовок деталей, нуждающихся в механ51ческой обработке (гильзы двигателей внутреннего сгорания, гильзы растворонасосов, сопла, форсунки распыпива" ющих агрегатов и т.д.) .

Формула изобретения

Иэносостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, о т л и ч а юm и и с я тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием и повышения механических свойств, он дополнительно содержит алюминий, кальций и висмут при следующеМ соотношении компонентов, мас.4.:

Углерод 2,0-3,2

КремниЦ 0,4-0,8

Марганец 1,2-3 5

Хром 14-32

Никель 0,1-1,0

Алюминий 0,002"0,07

Кальций 0,03-0,1

Висмут 0,01-0 03

Железо Остальное

7 9 260 . 80 50 0,53 0 760