Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей, работающих в условиях износа. Цель изобретения - повышение ударостойкости, износостойкости и термостойкости. Чугун содержит, мас.%: C 3-3,6

SI 1,2-1,8

MN 0,5-1,0

CR 0,3-0,8

TI 0,15-0,30

AL 0,1-0,3

CU 0,2-0,4

РЗМ 0,2-0,3

NB 0,3-0,7

FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна NB, а также изменение в нем соотношения AL позволяет повысить ударостойкость в 1,44-1,57 раза, термостойкость в 1,25-1,50 раза и износостойкость в 1,08-1,31 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (И) А1 (51)5 С 22 С 37 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ъ

1 (54) ЧУГУН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ACHT СССР

1 (21) 4468691/31-02 (22) 08.06.88 (46) 07.07.90, Бюл. М 25 (71) Цнепропетровский металлургический институт (72) Е.В.Колотило, Л.Х.Иванова, И.И.Ануфриев, В.В.Супруненко, Ж.И.Беэбах, И.В.Костицина, Н.Г.Мороз и И.А.Ефименко (53). 669. 15-196 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 496321, кл. С 22 С 37/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР

N - 823448, кл. С 22 С 37/10, 1979.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для мелющих тел и прокатных валков.

Цель изобретения — повышение ударостойкости, износостойкости и термостойкости.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложен- . ного состава обусловлен следующим..

Иодифицирование чугуна редкоземельными металлами при указанных содержаниях обеспечивает полное подавление выделения ледебуритной эвтектики, при этом карбидная фаза кристаллизуется в виде пластиночной эвтектики, что вызывает повышение всего рассматриваемого комплекса свойств.

При концентрации редкоземельных металлов менее 0,2Х в структуре отли2 (57) Изооретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей, работающих в условиях износа. Цель изобретения повышение ударостойкости, износостойкости и термостойкости. Чугун содержит, мас.Ж: С 3-3,6; Si 1,2-1,8; Мп

0,5-1,0; Cr Оэ3 0 8; Ti Pэ15 0 30;

Al 0,1-0,3; Си 0,2-0,4; РЗМ 0,2-0,3;

Nb 0,3-0,7, Fe остальное, Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Nb, а также изменение в нем соотношения А1 позволяет повысить ударостойкость в 1,44-1,57 раза, термостойкость в 1,25-1,50 раза и износостойкость в 1,08-1,31 раза. 1 табл. а

Ж вок наряду с пластиночной эвтектикой вьщеляется ледебуритная, что не позволяет получать требуемый уровень комплекса свойств, а при концентрации редкоземельных металлов свыше

О,ЗХ в чугуне выделяется большое количество неметаллических включений, снижающих уровень износостойкости и прочности. Стабильное получение перлитной матрицы при довольно высокой ! степени графитизации предлагаемого чугуна обеспечивается эа счет дополнительного легирования чугуна медью, при этом значительно возрастают прочностные характеристики. При концентрации меди менее 0,2Х в структуре матрицы выделяется феррит, что приводит к снижению рассматриваемого комплекса свойств, в то же время увеличение содержания меди свьппе 0,4Х при

1576591 предлагаемых концентрациях остальных элементов практически не улучшает свойства сплава, а только удорожает

1 его °

Дополнительное легирование чугуна ниобием вместо ванадия обеспечивает повышение термостойкости и износостойкости за счет образования более плотgbIx и тугоплавких карбидов ниобия.

Ниобиевые карбиды в присутствии титана приобретают компактную форму, равНомерно распределены в объеме чугуна, При концентрации титана менее 0Ä157. количество карбидов титана незначительно и, кроме того, в структуре

Присутствуют не только компактные карбиды ниобия, но и разветвленные, что снижает износостойкость сплава.

Увеличение содержания титана свыше

0,37 при предлагаемых концентрациях остальных элементов практически не улучшает уровень рассматриваемых свойств. Эффективное повышение термостойкости и износостойкости наблюда- 25 ется при введении в чугун не менее

0,37, ниобия. При содержании ниобия свыше 0,77. значительных увеличений свойств не наблюдается, а стоимость сплава увеличивается значительно.

Углерод. Углерод является основным элементом, определяющим количество карбидной фазы, а также структуру металлической матрицы. Увеличение содержания его в предлагаемом чугуне

35 свыше 3,67. приводит к выделению графитных включений, снижению твердости и, как следствие, износостойкости.

При содержании углерода ниже 3,07. уменьшается количество карбидной фа-. зы в структуре, что также приводит к снижению износостойкости, Кремний. В предлагаемых концентрациях кремний уравновешивает действие карбидообразующих элементов. При со45 держании менее 1,27 параметр графитизации низок и такой чугун обладает, недостаточной прочностью. Увеличение содержания кремния свыше рекомендуемого предела приводит к выделению графитных включении и снижению уров- 50 ня свойств.

Марганец, В указанных пределах концентраций марганец повышает дисперсность перлита, что приводит к по- 55 вышению уровня свойств. При содержаниях менее 0,57. марганец не оказывает существенного влияния на рассматриваемые свойства, а при содержаниях выше 1,07. значительно увеличивается хрупкость и соответственно снижается ударостойкость отливок.

Хром. Предложенная концентрация хрома обусловлена тем, что при наличии остальных компонентов сплава она обеспечивает повышение иэносостойкости и термостойкости ° При концентрациях хрома менее 0,37. его влияние незначительно, а повышение содержания свыше 0,87. вызывает выделение большого количества (свыше 357.) карбидов, что приводит к снижению термостойкости и ударостойкости.

Алюминий. Содержание алюминия в рекомендованных пределах обеспечивает совместно с ниобием и хромом увеличение термостойкости отливок. При содержании менее 0,17 влияние незначительно, в то время как увеличение содержания алюминия свыше 0,37 не вызывает значительных увеличений термостойкости.

В электрических печах выплавляют базовый чугун, в который после достижения температуры 1450+5 0 вводят ниобий и медь, после термовременной выдержки в течение 5 мин расплав выпускают в ковш с расчетным количеством лигатуры ФСЗОРЭМЗО. Далее при температуре 1320-1340 С заливают валковые формы и формы помольных шаров диаметров 100 мм. Чугун по прототипу выплавляют по той же технологии.

Из полученных отливок вырезают образцы для металлографического анализа, определения механических и специальных свойств. Ударостойкость испытывают на установке, принцип действия которой основан на свободном падении шара на наковальню с высоты

6,5 м. Мера термостойкости — протяженность трещин на площади шлифа после 100 циклов — нагрев до 650 С и охлаждение в воде с температурой о

20 С. Пределы прочности при растяжении и износостойкости определяют по стандартным методикам. Химические составы исследованных чугунов и результаты испытаний приведены в таблице..

Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Nb и понижение в нем содержания Al позволяет повысить ударостойкость в 1,44-1,57 раза, термостойкость в 1,25-1,50 раза и износостойкость в 1,08-1,31 раза °

0,2 — 0,3

0,3 - 0,7

Остальное элементы

Ниобий

Железо

Чугун

Химический состав чугуна, мас.I

Свойства

А1

Сн

Рзк Fe

7ермостойкость, им/см т

ИвносостойИп

Ударостойкость, число ударов дЬ равр уие нна кость, г

0,5 0,05 0,251250 .. 530

1,О 0,2 0,03 Осталь- В 2 з,о

0,02В

О, 025

Иввестный а

1,0 ное

1420 640

4,0

2,0

101020-200502

7,7

Предлагаемый

2

2050 635

2236 650

2170 645

0,2 0,2

0,4 0,3

0,31 0,26 l,2

1,61

1,5

0 5 0,3 0 15 0,3 . О, I

1,О О,В Q,ÇÎ 0,7 О,З1

0,74 0,54 0,25 0,51 0,2

6, 15

5,11

5,27

0,023

О ° 019

О ° 021

3i0

3,6

3,31

Чугун известного состава содервит 1-22 никеле.

Составитель Н.Косторной

Техред И.Дидык Корректор Т.Малец

Редактор С.Патрушева

Заказ 1831 Тираж 486 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Ужгород, ул. Гагарина, 101

5 1576591

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний марганец, хром, титан, алюминий, в

5 медь, редкоземельные элементы и же" лезо, о т л.и ч а ю шийся тем, 1что, с целью повышения ударостойкос-. ти,износостойкости и термостойкости он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, ма с. 7.:

Углерод

Кремний

Иарганец

Хром

Титан

Алюминий

Иедь

Редкоземельные

3 — 3,6

1, 2 .— 1,8

Оу5 — 1 0

0,3 - 0,8

0,15 - 0,30

0,1-0,3

0,2 - 0,4