Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа. Цель изобретения - повышение абразивной стойкости и жидкотекучести. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 1,8-3,2

SI 0,4-0,9

MN 0,2-0,95

CR 26-29

NI 0,2-5

TI 0,05-0,3

V 0,05-2

BA 0,01-0,03

FE остальное. Дополнительный ввод бария в состав чугуна позволяет повысить абразивную стойкость в 1,17-1,23 раза и жидкотекучесть в 1,1-1,14 раза.

(1Е 01) (У1)5 С 22 С 37/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1 (21) 4491358/31-02 (22) 10. 10. 88 (46) 07, 12.90. Бюл. У 45 (71.) Днепропетровский инженерно-строительный институт (72) А.В.Татарчук, С.Л.Ввбченко, Л.А.Хмара, Т.И.Ягодзииская, Г.Ф.Чоповой, Л.Я.Сохацкий, А.И.Вовнюк, В.C.Ñââåãà, K.È.Òàðàñîâ и И.П.Юзькив (53) 669.15-196(088.8) (56) Патент Японии Ф 46-104727, кл. 10 J 173.

Авторское свидетельство СССР

В 484262, уа. С 22 С 37/08, 1973.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления деталей, работающий в условиях ударно-абразивного износа.

Цель изобретения - повышение абразивной стойкости и жидкотекучести.

Выбор граничных пределов, содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Углерод в количестве 1,8-3,2 масЛ вводится в сплав для формирования износостойких карбидов и обеспечения необходимой жидкотекучести. При содержании углерода 1,8 масЛ резко падает жидкотекучесть и количество карбидов, что снижает абразивостойкость.

При содержании в сплаве углерода более 3,2 мас.Х наблюдается выделение крупных зазвтектических карбидов, которые снижают механические свойства (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа.

Цель изобретения — повышение абразивной стойкости и жидкотекучести. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.X: С 1,8-3,2, Si 0,4-.

0,9; Мп 0,2-0,951 Cr 26-291 Ni 0,2-51

Ti 0,05-0,3; Ч 0,05-2; Ва 0,01-,0,03;

Ре остальное. Дополнительный ввод бария в состав чугуна позволяет повысить абразивную стойкость в 1, 171,23 раза и жидкотекучесть в 1, 11,14 раза. и абраэивостойкость за счет их выкрашивания.

Кремний в указанном диапазоне кон- центраций используется для регулирования степени эвтектичности чугуна, которая предопределяет его литейные свойства и микроструктуру. При содержании кремния менее 0,4 мас.X литейные свойства сплава снижаются и увеличивается склонность сплава к образованию усадочных дефектов. При увеличении кремния (более 0,9 мас.Х) происходит укрупнение эвтектической составляющей, что .приводит к снижению динамической прочности.

Марганец в пределах 0,2-0,95 .мас.X выполняет роль элемента, предупреждающего красноломкость. Марганец связывает серу. в мелкие сульфиды Мп8 .с т.пл. 1610 С, которые располагаются при кристаллизации сплава внутри зе1611912 рен. Содержание марганца менее

0,2 мас.7. не оказывает существенного влияния на свойства сплава, так как становится примесью. Увеличение содержания марганца (более 0,95 мас. )

5 приводит к образованию столбчатых кристаллов и снижению пластических свойств.

Хром в предлагаемых количествах присаживается в сплав для обеспечения образования легированной хромом матрицы повышенной микротвердости, хромистокарбидной эвтектики на базе гексагональных карбидов хрома и мелкодисперсной карбидной фазы (Fs, Cr)z С .

Наличие этой структуры обеспечивает повышение твердости и соответственно абразивостойкости по сравнению с известным чугуном при сохранении высокой20 динамической прочности. При содержании хрома менее 26 мас.X начинает отсутствовать кубический карбид хрома (Cz 3C6) снижается твердость и абразивостойкость. При содержании хрома 25 более 29 мас.7. появляется G -ôàçà, выделение которой сопровождается резким увеличением объема и, следовательно, внутренних напряжений. Кроме тоro, это соединение охрупчивает сплав.

Никель в указанных количествах увеличивает стабильность аустенита при температурах эвтектического превращения. При вводе никеля до 5 мас.7 достигается максимальном твердость чугуна за счет образования значительного количества мартенсита. При содержании никеля менее 0,2 мас./ происходит снижение гвердости изделий как в литом состоянии, так ь после 40 термообработки, что приводит к понижению абразивостойкости. При содержании никеля более 5 мас./ происходит стабилизация аустенита и увеличение его количества в структуре после термообработки. Остаточный аустенит приводит к снижению твердости и соответственно абразивостойкбсти.

Титан в указанных количествах обеспечивает связывание находящихся в жидком расплаве азота в нитриды, что повышает пластические свойства чугуна. При содержании менее

0,05 маседо титан не оказывает су55 щественного влияния на свойства сплава. При наличии титана более 0,3мас./ наблюдается появление карбидов титана, выделение которых отмечено на границах дендритов аустенита, что приводит к падению динамической прочности сплава.

Ванадий в предлагаемом интервале концентраций является модифицирующим и легирующим элементом, измельчающим микроструктуру и образующим высокотвердые специальные карбиды, что приводит к высокбй абразивостойкости чугуна. При содержании ванадия менее

0,05 мас.7 не наблюдается описанного эффекта в высокохромистом чугуне.

При содержании ванадия более 2 мас./ происходит увеличение интервала кристаллизации сплава за счет образования первичных карбидов ванадия на ранней стадии кристаллизации и соответственно снижается цинамическая прочность из-за увеличения микродефектов усадочного происхождения, Барий в предлагаемый чугун вводится в количестве 0,01-0,63 мас.7. для уменьшения образования плен Cr Оэ и удаления серы, что значительно повышает его жидкотекучесть, что особенно важно для футеровочных плит сложной конфигурации. Барий при содержании в сплаве менее 0,01 мас.X не оказывает существенного влияния на его жидкотекучесть, а при содержании более 0,03 мас.7 эффект снижения окислов хрома падает эа счет образования окислов бария, которые также понижают жидкотекучесть.

При разработке химического состава предлагаемого чугуна металл выплавляют в печи ИСТ-0,06 с кислой футеровкой по общепринятой технологии.

Приготовляют три смеси ингредиентов, в которых содержание компонентов было на нижнем, среднем и верхнем пределе. Одновременно выплавляют сплавы по нижнему пределу, среднему содержанию и верхнему пределу химического элементов прототипа.

Каждую смесь сплавляют отдельно.

Для введения в сплав необходимых химических элементов используют ферро- . марганец, угар марганца в печи с кислой футеровкой 347; феррохром, угар хрома 5X„ ванадий, угар ванадия составлял 427, титан губчатый, угар титана 41,57, сил кобарий ФС-60 (бария 227, кремния 357, железо остальное), угар бария — 567, никель, угар никеля 17.

1611972

Формула и э о б р е т е н и я

После очистки шлака проводят saливку сухих песчано-глинистых форм с заготовками для образцов на абразивный износ и спиралью Керри.

Состав

> >!

Содер>канне компонентов, мас.Х

Г Г Г Г Z Т Т

Аоразнвостой- %ндкотекукость (потере честь (L)>ьвч массы), г/м . ч

Nn Cr Ni Ti р Ва Мо Fe

Предлагаемый

1,8

2 2,5 з з,г

4 1,7

5 3,3

Ивве стный

7

0,4 0,2

0,6, 0,5

О,Я 0,95

О,З О,I

О;9 1>01

26,0 0,2

27 ° 5 2,5

29,0 5,0

25,5 0.,1

29>4 5,2

0,05

0;15 о,з о,оз

0,34

0,05 0,01

1,03 0,12

2,0 0,03

0,03 0,005

2,6 0,035

71,29

65,2

58,72

72 ° 235

57 ° 215

О,ЗЗ7 о,зоз

0,255

0,344 о,ã7î

716

762

7ОВ

760 г,8 з,о

3,2

0,9 0,3

I>12 0,40

1,3 0,5

12 0,8

14,2 О ° 97

16 1,11

0,2

0,26

o,çî

О,ОВ

0,53

0,12

82,62

79,08

76,97 о,з

О,5

0,448

0>429

0,388

506

521

562

Составитель Н.Косторной

Редак то р Н. Гунько Те хред M. Дидык ° Корректор Л. Бескид

Заказ 3815 Тираж 487 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

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

Феррохром нрисаживают в тигель печи вместе с шихтой, ферромарганец, ванадий, титан и никель в расплавленный металл при 1380-1400 С. После перегрева сплава до 1450-1480 С и выдержки в печи 5- 10 мин производят выпуск металла в ковш, на дне которого находится разогретый до 500 С сио ликобарий. Температуру металла замеряют платино-платинородиевой термопарой погружения.

Абраэивостойкость определяют по потере массы образцов при истирании абразивом (для сокращения времени испытания в качестве абразива взяли железную руду) во вращающейся лабораторной барабанной мельнице с постоянной скоростью вращения 50 об/ми)1 °

Образец выполнен в виде футеровочной плиты этой мельницы массой 50 кг, уменьшенная в 7 раэ модель футеровочной плиты барабанной мельницы по размолу стройматериалов — извести, цементного клинкера, шлака и др.

Жидкотекучесть определяют по длине залитой спирали (L), при температуре заливаемого металла 1320 С. о

Результаты испытаний приведены в таблице.

Полученные данные свидетельствуют о том, что предлагаемый чугун обладает большей жидкотекучестью (на

10-14X) и абразивостойкостью (на 17,524,37 ) по сравнению с известным, Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, ванадий и железо, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения абразивн1й стойкости и жидкоте3) кучести, он дополнительно содержит барий при следующем содержании компонентов, мас.X:

Углерод

Кремний

25 Марганец

Хром

Никель

Титан

Ванадий

30 Барий

Железо