Чугун

 

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, а именно к изысканию износостойких материалов, работающих в условиях гидроабразивного износа, сопровождаемого воздействием коррозионной среды. Цель изобретения - повышение абразивно-коррозионной стойкости и прокаливаемости. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 2,3-2,9

кремний 0,4-1,0

марганец 2,0-3,5

хром 25-31

редкоземельные металлы 0,01-0,1

кальций 0,0001-0,01

молибден 0,1-0,5

железо остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) щ) С 22 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

2,3-2,9

0,4-1,0

2,0-3;5

25 0-31,0

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ .СССР (21) 4418941/31-02 (22) 03.05.88 (46) 30.07.90. Бюл. N 28 (71) Запорожский машиностроительный институт им.В.Я.Чубаря (72) В.А.федьков, Г.А.федьков, H.Ñ. Ñàìàðñêàÿ, В.И.Минакова и A.Н.филипенко (53) 669.14-018,2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 489808, кл. С 22 С 37/06, 1976.

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, а именно к изысканию износостойких материалов, предназначенных для деталей песковых насосов, футеровок мельниц второго помола, для отливок обогатительного . оборудования, работающих в условиях гидроабразивного износа, сопровождаемого воздействием коррозионной среды (например, при переработке медных руд в среде с рН 7-8).

Цель изобретения - повышение абразивно-коррозионной стойкости и прокаливаемости чугуна.

Чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, редкоземельные металлы, кальций, молибден, железо в следующем соотношении, мас.3: (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии литейных сплавов, а именно к изысканию износостойких материалов, работающих в условиях гидроабразивного износа, сопровождаемого воздействием коррозионной среды. Цель изобретения - повышение абразивно-коррозионной стойкости и прокаливаемости.

Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.0: углерод 2,3-2,9; кремний 0,4-1,0; марганец 2,0-3,5; хром 25-3 1; редкоземельные металлы

0,01-0,1; кальций 0,0001-0,01; молибден 0,1-0,5; железо остальное. 2 табл.

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Редкозмельные металлы 0,01-0,1

Кальций 0,0001-0,01

Молибден 0,1-0,5

Железо Остальное

При содержании углерода ниже

2,3 мас.Ф повышается температура плавления и интервал кристаллизации, что приводит к уменьшению плотности металла, а следовательно, и износостойкости, При содержании углерода более

2,9 мас.3 уменьшается трещиноустойчивость за счет увеличения карбидов по границам зерен. Это приводит к

1581767 снижению прочности и надежности работы отливок, Содержание марганца ниже 2,0 мас,4 приводит к уменьшению прокаливаемос5 ти, твердости и абразивно-коррозионной стойкости, более 3,5 мас.3 - к образованию карбидов марганца наряду с карбидами хрома, уменьшению прокаливаемости и коррозионной стойкости, Сочетание марганца с молибденом в заданных пределах повышает температуру начала мартенситного превращения, увеличивает концентрацию молибдена в расплаве, твердость и прокали- 15 ваемость, что важно для деталей, изнашивающихся на большую глубину, При содержании кальция менее

0,0001 мас.3 наряду с включениями

I типа (благоприятная, глобулярная форма) в металле остаются остроугольные включения III типа, являющиеся концентраторами напряжений и снижающие стойкость деталей.

При содержании кальция более

0,01 мас.3 в жидком чугуне происходят процессы повторного окисления, в результате чего увеличивается коли,чество неметаллических включений, создающих дополнительные микропары 30 и снижающих B результате коррозионную стойкость °

Дополнительное введение кальция совместно с редкоземельными металлами очищает границы зерен от неметаллических включений и изменяет их форму от остроугольной до глобулярной, что позволяет повысить сопротивляемоть межкристаллитной коррозии.

Молибден ниже 0,1 мас.4 уменьшает 4О прокаливаемость (снижение твердости по сечению отливки) и тем самым резко снижает абразивную стойкость.

Содержание молибдена выше 0,5 мас,3 приводит к дополнительному образованию карбидов молибдена, в результате чего снижается прокаливаемость и коррозионная стойкость чугуна. о

При содержании хроманиже 25,0 мас,4 уменьшается пеги рова нност ь чугуна, прокаливаемость и коррозионная стойкость, При содержании хрома выше 31,0 мас,3 образуются карбиды, которые, располагаясь по границам зерен, охрупчивают матрицу; карбиды создают дополнительные микрокатодные пары с металлической основой и тем самым уменьшают коррозионную стойкость, Содержание углерода и хрома в дан-.. ном чугуне взято в таких пределах, чтобы при любом содержании этих элементов обеспечивалось отношение содержания хрома к содержанию углерода, равное 8,6-15,2, при этом соотношении достигается высокая абразивная стойкость в коррозионной среде.

Дополнительное введение в чугун кальция и молибдена в сочетании с основными элементами (углерод; марганец, хром, кремний, РЗМ) в заданных пределах усиливает в еще большей степени их влияние как модификаторов и способствует получению износостойкого чугуна с новым комплексом улучшенных свойств, а именно абразивно-коррозионной стойкости и прокаливаемости °

Химический состав и свойства сплавов приведены в табл. 1.

Как видно из табл.. 1, у предлагаемого чугуна абразивно-коррозионная стойкость в среднем на 373 выше, чем у известного сплава (прототипа). Низкая коррозионная стойкость известного сплава объясняется увеличением . количества неметаллических включений, которые образуют в сплаве дополнительно присутствующие элементы: ванадий, алюминий, магний, барий, бор (карбонитриднооксидные включения за, счет процессов повторного окисления).

Эти включения образуют с металлом микрокатодные пары, ускоряющие коррозионное разрушение и повышающие локальную концентрацию напряжениЙ.

Химический состав и прокаливаемость известного и предлагаемого сплавов приведены в табл ° 2.

В табл. 2 показано, что прокалива" емость предлагаемого чугуна выше чем известного, что объясняется изменением размера аустенитного зерна. За счет присутствия модификаторов: ванадия, алюминия, магния, бария, бора, размер зерна аустенита известного сплава был мельче, чем предлагаемого и соответственно обладал меньшей прокаливаемостью.

Таким образом, у предлагаемого чу" гуна абразивно-коррозионная стойкость и прокаливаемость выше, чем у известного сплава.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, редкоземельные

1581767 металлы, кальций, молибден, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивно-коррозионной стойкости и прокаливаемости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.4:

Углерод

Кремний

2,0-3,5

25,0-31,0

0,01-0,10

0,0001-0, 0100

0,1-0,5

Остальное

2,3-2,9

0,4-1,0

Таблица !

Химический состав, мас.ь

Сплав

Абразивнокоррозион- ная стойаЭН V й! И0

Si Hn

Ст

Ва е Са Мо кость г/м и

Иэвест ный

0,0001

0,005

0,01

25,0 0,01 0,7 0,5

28,0 0,055 0,7 0,5

31,0 0,1 0,7 0,5

0,05

0,05

0,05

0,4 2,0

0,7 2, 7

1,0 3,5

0,004

0,004

0,004

66

69

0,005

0,005

0,005

0,1

0,3

0,5

Предла гаеный

0,4 2,0

0,7 2,7

1,0 3,5

46

25,0 0,01

28,0 0,055

31,0 0,01

0,0001

0,005

0,01

Та 6

0,1

0,3

0,5 ц а 2 л и

Химический состав, 6

Сплав

si Mn

РЗМ V u Hg

Известный 2,3

2,6

2,9

0,4

0,7

1,0

0,005

0,005

0,005

2,0 25,0 0,01 0,7 0,5

2,7 28,0 0,055 0,7 0,5

3,5 31,0 0,1 0,7 0,5

0,05

0,05

0,05

Предла гаемый 2,3

2,6

2,9

25,0 0,01

28,0 0,055

31,0 0,1

0,4

0,7

1,0

2 О т

2,7

3,5! Продоюпкение табл. 2

Спла

Са

Известный

0,004

0,004

0,004

0,1 60

0,3 62

0,5 62

56 49 44 41

57 48 43 39

56 47 41 37

0,0001

0,005

0,01

Предлагаемь!й

0,1 60

0,3 60

0,5 63

60 58 57 55

59 58 58 56

62 60 60 59

0,0001

0,005

0,01

2,3.

2,6

2,9

2,3

2,6

2,9

Марганец

Хром

Редкоземельные металлы

Кальций

Молибден

Железо

Прокаливаемость (твердость, HRC) по глубине, мм

О 20 40 60 80