Износостойкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении импеллеров и т.д. Цель изобретения - повьппение твердости в интервале температур 600-900 С и износостойкости в термообработанном состоянии. Предлагаемый чугун содержит , мас,%: С 2,-2-3,2; Si 0,1-1,0; Мп 0,4-1,5; -Сг 12-14; Ni 0,3-1,5; V 0,5-3,5; Си 0,5-1,2; La 0,005-0,01; Ti 0,001-0,003; Mg 0,01-0,03; Na 0,001-0,003 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна La, Т1, Mg и Na обеспечивает повышение твердости в интервале 600-900 С на 10- 15% и износостойкости в 2,6-4,8 раза . 2 табл. Ф

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО!.1ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (5D 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБР(.=ТЕНИЯ

H Д BTQPCHQMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 426063 //23-02 (22) 12.06.87 (46) 23.11.88. Бюл. Р 43 (7!) Чебоксарский агрегатный завод им.XXIV съезда КПСС и Научно-произ-,. водственное объединение по тракторостроению "НАТИ" (72) И.А.Малов, В.B.Демьянов, О.Е.Желтов E.А.Новоселов, И.M.Качанов, В.А.Дюрингер, А.А.Алексанпров, Т.Г.Кошелева, В.И.Канторович, А. Л.Овсянников, И,И.Цыпин, В.А.Ротенберг и М.П.Шебатинов (53) 669,15-!96 (088.8) (5á) Авторское свидетельство СССР

К - 1054439, кл. С 22 С 37/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР

N - !096300, кл. С 22 С 37/08, 1983.

„ЛО„„) 4 147 А1 (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении импеллеров и т.д. Цель изобретения — повьппение твердости в интервале температур 600-900 С и из" носостойкости в термообработанном состоянии. Предлагаемый чугун содержит, мас.7: С 2;2-3,2; Si 0,1-1,0;

Мп 0,4-!,5; Cr 12-14; Ni 0,3-1,5; Ч

0,5 3,5; Си 0 5 1,2; La 0,005 0 01;

Ti 0,001-0,003; М8 0,01-0,03; Na

0 00! 0,003 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна La Tl

Мя и Na обеспечивает повышение твердости в интервале 600-900 С на 10- Я !

5Х и износостойкости в 2,6-4,8 раза. 2 табл.

1439147

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления импеллеров и т. д.

Цель изобретения — повышение твердости в интервале 600-900 С и износостойкости в термообработанном состоянии.

Выбор граничных пределов содержания компонентов обусловлен следую,щим.

Содержание углерода (2,2 мас.X) и кремния (О,1 мас.%) менее их нижнего предела существенно увеличивает удар-15 ную вязкость и уменьшает твердость не только в литом состоянии, но и после термической обработки, что отрицательно сказывается на износостойкости, 20

Содерщание этих элементов (каждог о в отдельности), превышающее верхний предел (3,3 и 1,0 мас.%), резко снижает износостойкость из-за образования в структуре чугуна хрупких слож- 25 ных эвтектических карбидов больших размеров. Одновременно происходит уменьшение ударной вязкости.

Марганец повышает в структуре чугуна содержание остаточного аустенита, что увеличивает трещиноустойчивость в процессе работы деталей. Содержание марганца в чугуне вьппе

1,5 мас.% способствует появлению в структуре стабильного аустенита, что

35 снижает износостойкость. При содержании марганца меньше 0,4 мас.% в структуре чугуна наблюдается уменьшение доли аустенитной составляющей и .увеличивается доля мартенситной сос- 40 тавляющей, что снижает износостойкость и увеличивает хрупкость.

Введение хрома в пределах 12"

24 мас.7. при указанном пределе углерода обеспечивает образование карби- 45 дов типа Ме С . При нарушении соотношений в большую или меньшую сторону может привести к образованию карбидов типа Ne, С > или типа. Ие С. Это приводит к уменьшению значений удельной энергии разрушения карбидной фазы и снижению микротвердости, что непосредственно снижает износостойкость.

При содержании хрома менее

12 мас.X происходит образование слож55 ных карбидов типа Ре C с низкой микротвердостью, а следовательно, и низкой общей твердостью, что непосредственно сказывается на снижении изно. состойкости. При увеличении содержания хрома выше верхнего предела (24 мас.7) уменьшается стойкость чугуна за счет появления в структуре крупных первичных карбидов.

Введение в чугун никеля и меди позволяет значительно улучшить комплекс прочностных и эксплуатационных свойств металла, повысить его трещнностойкость при литье и термической обработке. Содержание никеля и меди меньше нижнего предела (0,3 и

0р5 мас.X) существенно не влияет на повышение прочности аустенитной составляющей и ее микротвердости. Содержание никеля и меди выше верхнего предела (1,5 и 1,2 мас.%) приводит к снижению мартенситной точки и появлению в структуре чугуна стабильного аустенита, что приводит к увеличению ударной вязкости, снижению твердости и износостойкости.

Ванадий применяют как элемент, легирующий карбидную фазу. При указанных концентрациях углерода и хрома содержание ванадия в чугуне меньше нижнего предела (0,5 мас.7.), его влияние незначительно, а выше верхнего (3,5 мас,%) приводит в структуре к образованию карбидов ванадия значительных размеров, что повышает хрупкость чугуна. Иикротвердость карбидной фазы при введении в чугун ванадия в пределах 0,5-3,3 мас.X повышается с 1370 до 1600 кгс/мм .

Теллур изменяет морфологию карбидной фазы. Введение его в чугун в пределах 0,001-0Ä003 мас.7 способствует относительной сфероидизации эвтектических и вторичных карбидов, что значительно уменьшает трещинообразование, а следовательно, повышает ударную вязкость и износостойкость. Содержание теллура меньше 0,001 Mac.% почти не влияет на сфероидизацию карбидов, а выше 0,003 мас.% происходит счижение прочностных свойств из-за выделения соединений на егс основе пэ границам первичных зерен в процессе кристаллизации.

Для рафинирования расплава от вредных примесей (сера, фосфор и кислород), связывания их в неметаллические включения округлой формы и удаления их как из жидкого чугуна, так и с границ зерен при кристаллизации в чугун введены магний, лантан и нат9! 47

Составы известного и яре; агаемого чугунов приведены в табл. 1; результаты испытаний свойств по извесгным методикам — в табл. 2, 5.

Испытания на износ ведут непосредственно на деталях (пмпеллера дробеметных аппаратов) в производственных условиях.

Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в .состав предлагаемого чугуна Na, La, Те и Ия обеспечивает .повышение твердости в интервале

600-800 С на 10-15 и увеличение износостойкости в 2,6-4,8 раза.

Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, медь и железо, о т— лич ающий ся тем, что, сцелью повышения твердости в интервале температур 600-900 С и износостойкос25 ти в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит лантан, теллур, магний и натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%

Углерод 2,2 — 3,2

Кремний 0,1 — 1,0

Иарганец 0,4 - I 5

Хром 12,0 — 24,0

Никель 0,3 - 1,5

Ванадий 0,5 — 3,5

Иедь 0,5 — 1,2

Лантан 0,005 — 0,01

Теллур 0,001 — 0,003

Иагний 0,01 — 0,03

Натрий 0,001 .— 0,003

Железо Остальное

Выплавку чугуна проводят в индукционной печи с основной футеровкой.

В расплав чугуна при 1480-1510 С вводят легирующие элементы: никель, феррованадий и медь, Перед заливкой в ковш вводят магний, лантан, натрий и теллур. Жидкий чугун при 1440-1470 С заливают в облицованный коо

35 киль, .получая стандартные образцы для испытаний, которые в дальнейшем подвергают термической обработке по указанному выше режиму. з 143 рий. Снимая концентрацию прнмесных элементов, они увеличивают жидкотекучесть, повышают плотность металла, а также уменьшают внутренние напряжения в литой структуре.

Содержание лантана и магния меньше нижнего предела (0,005 и

0,01 мас.%) недостаточно влияет на содержание серы, т.е. на изменения формы, размеров, количества и характера распределения фосфидов и сульфидов, образующихся при эвтектической кристаллизации. Присадка этих элементов более верхнего предела (0,01 и 0,03 мас.%) ведет к появлению в структуре чугуна значительного количества окислов, отрицательно влияющих на ударные свойства деталей.

Введение натрия менее 0,001 мас. недостаточно эффективно влияет на процесс раскисления, а выше

0,003 мас.% ведет к увеличению окислов натрия в структуре сложной формы в виде скоплений, что приводит к дополнительным источникам разрушения в процессе работы деталей.

Формула изобретения

1439147 о м

v о

Ф

О о> х z

Я

Ж |а

М о о а а о о

Г(М о и а о о

<»4 о о

О1 а)

1

Р \ о о 4 а п4

1

I

l

I

Ю1 а о с 1 а л

4 о о-(о

Ф t/l

О о

И\

1

I !

ОЭ Ю о | "(3Г! и

Irl

I (|

М о а о о в л

С Ъ

С| С( и

М\ о а о

I (1

М а

О о

"О

М а о

ln а

М и и а а о м

° Ф Ф а

I о t л

1

I о а

О О

Р 1 а

М

О (I л (О о е

»t

C) а

С3

О л

О1 л

-Ф а

Ю о

В а

I

I (1

| (! с Ъ 1 о

1 о о 47 а о о ю

М а о c) М о

4Х о о

М ОЭ

СМ С(Ю

44 а

<М (1 ! (33

Э Э а е

"! (1

1 М

ll

| 1 1 | и

| | I I

М сЧ о о о о о о î о а Р а о о о о и 07 с | о — о о о о о о а а а о о о о

I 1 !

С4 о о о о о î о о а а о о о о (I . I I

I 1 1 м с| ео о

Ф а а

c — о

М ОЭ а а о - о о ю о а м о о

С 3 сч М Ф

С| о л

i 1

4 1

1 1 и о

1 I

- I О 1

Ф 1 О I а (,о

I 1

4»

1 а

Ф о

1 Э(О х а 1

I — — I

l (4 1 t о

О l o о

I 1 а 1 l

d(I

Д 1 4! Е-| 1

I l о о сч I о с(1 I

Г

I л(Е 4

О

4 О

soz а ы

1 |(0) О I

Ц х 4

Я М х I д х а Е»

° в 1 О

I QJ

I 1 Х

l m

1 ж (О л с(о а Ф о - cn г

O — л г»| 1 л л л

<"! О Ю О 1

С Ъ < 1 с с

1 (1

1 с0 1 а а а л

o <|

4 -4 б а

СО

О3

I а(1

1 о а

i|:(I