Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей дробеметных аппаратов. Цель - повышение ударно-абразивной стойкости при сохранении уровня механических свойств. Чугун содержит, мас.%: C 2,6-3,4

SI 0,1-0,8

MN 0,5-2

CR 16-24

NI 0,3-2,5

V 0,3-1,5

РЗМ 0,01-0,03

MG 0,01-0,03

NA 0,005-0,01

BI 0,001-0,005

CU 0,5-1,2

FE - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна MG, Na, BI и CU позволяет повысить ударно-абразивную стойкость в 4,6 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„Я0„„1583458

А1 (si)5 С 22 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 437 1088/23-02 (22) 25, 01. 88 (46) 07. 08.90. Бюл. 11 29 (71) Научно-производственное объединение по тракторостроению

"НАТИ" (72) В.И. Канторович, M.Ï. Шебатинов, С,С. Дмитриченко, В,А, Ротенберг, А.Л. Овсянников, В.Ф. Дурандин, Ю.А..Журавлев, В.А. Гольдштейн, С.В. Жабин и А.В. Железнов (53) 669.15-196 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР № 1096300, кл. С 22 С 37/08, 1983.

Авторское свидетельство СССР № 1214779, кл. С 22 С 37/10, 1984, Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для сменных деталей дробеметных, аппаратов, Цель изобретения — повышение ударно-абразивной стойкости при сохранении уровня механических свойств в термообработанном состоянии.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен тем, что содержание углерода и кремйия менее их нижнего предела (2,6 и 0,1%) существенно увеличивает вязкость и уменьшает твердость не только в литом состоянии, но и после термической обработки, что отрицательно сказьг вается на износостойкости.

Содержание этих элементов (каждо- . го и в отдельности), превьппающее верхний предел (3,4 и 0,8%), резко (54) ЧУГУН (57) Изобретечие относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей дробеметных,. аппаратов. Цель — повышение ударноабразивной стойкости при сохранении уровня механических свойств. Чугун содержит, мас,%. С 2,6-3,4; Si 0,10,8; Ип 0,5-2; Cr 16-24; Ni 0,3-2,5;

V 0,3-1,5; РЗМ 0,01-0,03; Mg 0,010,03; Na 0,005-0,01; Bi 0,001-0,005;

Си 0,5-1,2; Ре остальное, Дополни-, тельный ввод в состав предложенного чугуна Mg Na Bi и Си позволяет повысить ударно-абразивную стойкость в 4,6 раза. 2 табл. снижает износостойкость из-за образо-. Я вания в структуре чугуна хрупких сложных эвтектических карбидов. Одновременно происходит снижение прочности при изгибе и ударной вязкости, QG

Содержание марганца меньше . ниж- © него предела (0,5%) приводит к обра-. зованию в литой структуре чугуна пер- @ лита, что увеличивает временные режимы термической обработки и количество остаточного аустенита, а это ведет к увеличению износа детали.

Лрисадка марганца вьппе верхнего (2,0%) предела приводит к снижению твердости. Хотя это ведет к увеличению ударной вязкости, однако износостойкость существенно снижается, Вероятно это связано с образованием остаточного аустенита в структуре

;.чугуна.

1583458

Для получения чугуна, в структуре которого содержится большое количество карбидов, обеспечивающих высокую стойкость к воздействию абразивного износа, проводят легирование хромом и ванадием. Содержание последних менее их нижних пределов (16 и 0,3%) приводит к недостаточному легированию остаточного аустенита, образовавшего- 10 ся в процессе термической обработки.

Содержание хрома и ванадия в количестве, лревьппающем их верхиий предел (24 и 1,5%), также снижает износостойкость. Это можно объяснить тем, 15 что они в избыточном количестве приводят к охрупчиванию за счет резкого увеличения размеров отдельных кар" бидов, которые в процессе работы детали являются сильными концентраторами 20 напряжений, приводящими к преждевременному выходу из строя вследствие разрушения, Легирование никелем менее 0,3% не

; оказывает существенного влияния на формирование структуры .чугуна, а, следовательно, на его свойства; при содержании его более 2,5% сказывает. ся влияние на стабилизацию аустенита, увеличивая его остаточное содержание З11 после термической обработки, что снижает твердость и износостойкость.

Присадка меци в пределах 0,5—

1,2% обуславливает требуемый эффект—, равномерную прокаливаемость чугуна. (3.)

1.

При содержании меди меньше нижнего (0,5%) предела свойства находятся на уровне известного. Верхний предел (1,2%) содержания меди связан с необходимостью получения высокой прока- 4О ливаемости при минимальном содержании остаточного аустенита.

Присадка висмута в чугун в пределах 0,001-0,005% способствует сфероидизации эвтектических карбидов хро- 15 ма, что значительно повышает износостойкость, прочность и ударную вязкость за счет резкого уменьшения их надрезываюшего действия.

Содержание висмута в чугуне прак; тически, це влияет на морфологию Карбидов, на выше 0,005% приводит снижению прочностных свойств чугуна за счет выделения карбидов висмута по границам зерен.

Дпя глубокого рафинирования расплава и связывания примесных элементов (серы, фосфора и кислорода) в неметаллические соединения округлой формы с выделением их в шлак вводят

РЗ11, магний и натрий. Рафинирование существенно облегчает образование карбидов хрома и ванадия в процессе кристаллизации расплава.

Содержание каждого из этих элементов меньше нижнего предела (0,01

0,01 и 0,005%) оказывает слабое влияние на уменьшение вредного влияния серы, фосфора и кислорода, т.е. на изменение формы, уменьшение количества H характер распределения неметаллических включений, образующихся при эвтектической кристаллизации. Присадка каждого из указанных элементов вьппе верхнего предела(0,03, 0,03 и

0,01%) приводит к появлению в структуре чугуна значительного количества интерметаллидных соединений, отрицательно влияющих на прочностные и ударные свойства деталей. Следует отметить, что за счет введения натрия, обладающего сильной раскисляющей способностью, вводимое количество магния и РЗМ резко сокращается.

Пример. Выплавку чугуна проводят в индукционной печи ИСТ-0,5 с основной футеровкой. В расплав чугуна при 1490-1520 С вводят легирующие элементы: никель,. феррованадий, феррохром и медь. Перед сливом металла в ковш вводят РЗИ, магний, натрий и висмут. Жидкий чугун при 1420-1460 С заливают в облицованный кокиль, получая стандартные образцы для испытаний, которые в дальнейшем подвергают термической обработке: нагрев до о

980 С, выдержка 90 мин, закалка в масло, затем отпуск при 250-270 С в течение 2-3 ч.

Составы предлагаемого и известного чугунов приведены в табл.1, а, результаты испытаний физико-механических свойств по известным методикам — в табл,2, Испытания на износ ведут непосредственно на деталях (лопатки дробеметных аппаратов) в производственных условиях в паре со стальной дробью и чугунной дробью.

Как следует из табл.) и 2, дополнительный ввод в состав чугуна

Ng, Na, Bi и Си, а также повьппение в нем содержания Cr позволяет повысить ударно-абразивную стойкость

Формула из обретения

0,01-0,03

0,01-0,03

0,005-0,01

0,001-0 005

0,5-1,2

Остальное

Хрем- МаргаТаблица I

Содерканне химических элементов, масЛ

f т

Никель . Вана- РЗМ МагииЛ Н див

Чугун глер д Хром атр»Г> Висмут Железо Мель

Предлагаемый

2>6

0,$

16,0 0,3 . 0,8 0,02 0,01 0,005 0,002

I,2

Остальнос

22 ° 0 2 5 0 3 0 01

IS,0 1,0 1,5 0,02

2<,0 I,$ l,0 0,03

3

1>

Иэвествъв1 "

3,2

2>9

3,4 о,в

О,1

0,4

l,5

0,5 г,о

0,02 0,01 0,001

0,03 0,008 0,003

0,02 0,006 0,005

0,5

1,0

0,8

2,0 1,0 5,0 0,05

3>0

О,!

1,5 а

11эвест>оэ1 чугун содервит Zr 0,2I и Ва 0,02I

Та блиц а 2

Твердость, HRC

Ударная

Предел прочно.сти

Ударноабразивный изЧугун вяз на изгиб, МПа нос, г/м ° ч кость, кгс/см

) 1

Предлагаемый

2

4

Иэ вестный

906

873

58,0

60,5

60,0

61,0

5,5

4,2 3,0

3,8

1,3

0,9

1,0

0,8

0,8 . 61 0

25,3

900

Составитель H. Косторной

Редактор Н, Рогулич Техред M.Ходанич

Корректор М. Самборская

Заказ 2232

Тираж 487

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГЕНТ СССР

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

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

5 158 в 4;6 раза, сохранив при этом достаточно высокий уровень,, KCV u

HRCa

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения ударно-абразивной стойкости при сохранении уровня механических свойств в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит . магний, натрий, висмут и медь при

3458 6 следующем соотношении комповентовэ мас.X:

Углерод 2,6-3,4

Кремний 0,1-0,8

Марганец 0,5-2,0

Хром 16-24

Никель 0,3-2,5

Ванадий 0,3 — 1,5

Редкоземель1 сз. ные элементы

Магний

Натрий

Висмут

15 Медь

Железо