Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок, работающих в условиях гидроабразивного износа. Цель - повышение износостойкости при гидроабразивном износе. Новый чугун содержит, мас.%: С 2-2,7; Si 0,3-0,7; Мп 0,7-1,3; Сг 2,3-7,1; NI 0,3 -1,0; V 0,2-0.7; AI 0,02-0,05; Си 0,1 -0,5; TI 0,02-0,3; Се 0,02-0,06; Со 0,32-0,75; Мо 0,15-2,5; Мд 0,02-0,06 и Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Со, Мо и Мд позволяет повысить по сравнению с известным изнссостсйкость в условиях гидроабразивного износа (абразивный материал - карбид кремния в количестве 7,1-7,5 г/л) в 8,1-10 раз. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕ (СКИХ

СОЦИАЛИСТИЧГСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ilail Т:

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4626807/02 (22) 27.12,88 (46) 15.02,91, Бюл. ¹ 6 (71) Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) Л.A. Кирписонов, M.È.Êàðïåíêî, Е.И.Марукович,С,М,Бадюкова и T.È,Ñîëåíîâà (53) 669. 15-196(088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 734308, кл. С 22 С 37/10. 1978, Авторское свидетельство СССР № 867942, кл. С 22 С 37/10. 1980. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях гидроабраэивного износа.

Цель изобретения — повышение износостойкости при гидроабразивном износе.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.

Дополнительно введенный молибден легирует металлическую основу, повышает ее твердость, измельчает структуру и повышает склонность к бейнитному превращению и износостойкость при гидроабразивном износе.

При концентрации молибдена до 0,15 мас.7 измельчение графита и повышение твердости и иэносостойкости при гидроабразивном износе и склонности к бейнитному превращению недостаточны, а при концентрации молибдена более 2,5 мас.% снижаются технологические и упругопластические свойства и увеличивается износ при гидроабразивном износе. Ы 1627582 А1 ве отливок, работающих в условиях гидроабраэивного износа. Цель — повышение износостойкости при гидроабразивном износе. Новый чугун содержит, мас. (,: С

2 — 2,7; Si 0,3-0,7; Мп 0,7 — 1,3; Сг 2,3 — 7,1; Nl

0,3 -1,0, V 0,2-0.7; Ai 0,02 — 0,05; Си 0,1-0,5; Tl

0,02 — 0,3; Се 0,02-0,06; Со 0,32-0,75; Мо

0,15 — 2,5; Mg 0,02-0,06 и Fe — остальное.

Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Со, Мо и Mg позволяет повысить по сравнению с известным износостойкость в условиях гидроабразивного износа (абразивный материал — карбид кремния в количестве 7,1-7,5 г/л) в 8,1-10 раз. 2 табл.

Магний модифицирует и раскисляет чугун, повышая плотность и монолитность матрицы, фактор формы графита, очищает металл от примесей и границы зерен, что обеспечивает существенное повышение стабильности герметичности и иэносостойкости при гидроабраэивном износе. При концентрации магния до 0,02 мас.7ь модифицирующий и раскисляющий эффекты недостаточны, а герметичность чугуна в отливках и износостойкость при гидроабраэивном износе низки; при концентрации магния более 0,06 мас, $ повышаются его угар, содержание неметаллических включений и снижается стабильность структуры, герметичности, износостойкости при гидроабразивном износе и служебные свойства.

Дополнительно введенный кобальт в ко личестве 0,32-0,75 мас,,ь микролегирует матрицу, повышает ее стойкость против коррозии и износа, увеличивает износострйкость в условиях гидроабраэивного износа. Его концентрация принята от

1627582

50

55 содержания 0,32 мас,%, с которого начинает сказываться его влияние на износостойкость при гидроабразивном износе, и ограничено концентрацией 0,75 мас,, выше которой снижаются стабильность структуры, упругопластические и эксплуатационные свойства.

Фосфор отбеливает, измельчает структуру, повышает механические свойства, поверхностную прочность и износостойкость при гидроабраэивном износе, При концентрации фосфора до 0,04 мас.% его отбеливающий эффект и повышение поверхностной прочности и износостойкости при гидроабразивном износе сказываются незначительно, а при концентрации фосфора более 0,08 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен, снижаются пластические свойства, склонность к бейнитному превращению и износостойкость при гидроабразивном износе.

Никель и титан упрочняют матрицу, повышают ее коррозионную стойкость, увеличивают твердость, стабильность структуры, склонность к бейнитному превращению, что обеспечивает повышение хрупкой прочности, износостойкости при гидроабраэивном износе, ударно-устелостной долговечности.

Концентрации титана менее 0,02 мас.% и никеля менее 0,3 мас.% приводят к резкому снижению хрупкой прочности, коррозионной стойкости и износостойкости при гидроабразивном износе, а при концентрации титана более 0,3 мас. и никеля более 1,0 мас.% снижается стабильность структуры, повышается содержание интерметаллидных и неметаллических включений по границам зерен, что приводит к снижению ударно-усталостной долговечности и износостойкости при гидроабразивном износе.

Хром и ванадий обеспечивают высокую коррозионную стойкость и твердость матрицы, что повышает характеристики иэносостойкости при гидроабразивном износе.

При увеличении содержания хрома более

7,1 мас,% и ванадия более 0,7 мас,% снижаются трещиностойкость, эксплуатационная и ударно-усталостная долговечность. Содержание алюминия и меди ограничено 0,5 мас.7ь каждого, так как при более высоком их содержании снижается однородность структуры, механических и эксплуатационных свойств. Содержание церия принято в количестве 0,02-0,06 мас., что модифицирует и способствует улучшению формы графита, коррозионной стойкости и износостойкости при гидроабразивном износе.

Содержание основных компонентов (углерода 2,0 — 2,7, кремния 0,3 — 0,7 и марганца

0,7-1,3 мас,%) в отливках обеспечивает повышение стабильности структуры и свойств, оптимальную износостойкость при гидроабразивном износе и высокие эксплуатационные tBQAGTBB.

Алюминий в количестве 0,02 — 0,05 мас,% способствует раскислению, модифицировачию расплава и повышению механических и технологических свойств чугуна.

Плавку чугуна известного и предложенного составов проводили в открытых индукционных печах методом переплава, В качестве шихтовых материалов при опытных плавках используют чугунный лом, литейные и передельные чугуны, возврат собственного производства, полуфабрикатный никель НПЗ, зеркальный чугун ЗЧ1, феррованадий, феррохром, ферромарганец, ферромолибден и другие ферросплавы, Кобальт и неокисляющиеся легирующие добавки вводят вместе с шихтой, а легкоплавкие ферросплавы, лигатуры и модификаторы — после раскисления металла за 3-6 мин перед разливкой непосредственно в литейные ковши.

Способ производства чугуна включает загрузку компонентов шихты, подогретой до 350-450 С, в печь при наличии "болота", перегрев расплава до 1480 — 1520 С. Присадку меди, фосфора, титана, церия, магния и других легкоплавких добавок и компоненгов проводят после доводки химического состава по основным компонентам перед разливкой металла в сухие литейные формы.

Б табл. 1 приведены химические составы износостойких чугунов ряда плавок. Определение содержания ингредиентов в чугунах проводят по стандартным методикам количественного дифференцированного химического анализа.

В табл. 2 приведены механические и технологические свойства износостойких чугунов опытных плавок. Механические, свойства в отливках опоеделяют после их нормализации с температуры 960 — 990 С и, изотермической выдержки при 350-370 С.

Испытание на гидроабраэивное изнашивание проводят на трубных литых заготовках на стендах с использованием гидроабразивных потоков при концентрации абразивных частиц карбид кремния 7,1—

7,5 г/л.

Как видно иэ табл, 2, дополнительное введение в состав чугуна кобальта, молибдена и магния позволило повысить износостойкость при гидроабраэивном износе в

8,15-10 раз.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, алюми1627582

Таблица 1

Химические составы известного и, предложенного чугунов

Таблица 2

Свойства чугуна известного и предложенного составов ний, медь, титан, церий и железо, от л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости при гидроабразивном износе, он дополнительно содержит кобальт, молибден и магний при следующем соотношении компонентов, мас. :

Углерод 2,0-2,7

Кремний 0,3-0,7

Марганец 0,7 — 1,3

Хром 2,3 — 7,1

Никель

Ванадий

Алюминий

Медь

Титан

Церий

Кобальт

Молибден

Магний

Железо

0,3-1,0

0,2-0,7

0,02 — 0,05

0,1-0,5

0,02 — 0,3

0,02-0,06

0,32-0,75

0,15 — 2,5

0,02 — 0,06

Остальное