Износостойкий чугун

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1) С 22 С 37/06, 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ пО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4679285/02 (22) 18. 04.89 (46) 07 04 91 ° Бюп. Р 13 (71) Иариупольский металлургический институт и Производственное объединение "Азовмаш" (72) Ф.К.Ткаченко, В.Г.Бфременко, А.Б.Гоголь, В.И,Кугычко, В.И.Коновка, Т.И,Архипова и 10.Д.Кузьмин (53) 669. 15 — 196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 378493, кл. С 22 С 37/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР

Р 885329, кп. С 22 С 38/36, 1980.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для лопаток дробеметных аппаратов.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости лопаток, снижение себестоимости при сохранении уровня механических свойств чугуна.

Увеличение содержания Мп в чугуне обеспечивает получение положительного эффекта, заключающегося в возрастании износостойкости, в частности эксплуатационной стойкости лопаток, за счет сохранения в структуре определенной части твердых и износостойких карбидов (CrFe) >C „. Кроме того, введение марганца повышает прокаливаемость металла, что дает возможноСть отказаться от использования

ÄÄSUÄÄ 1640195 д 1 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве лопаток дробеметных аппаратов. Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости лопаток, снижение себестоимости при сохранении уровня механических свойств. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Е: С 2-3,6; Si 1,6-2,5, Мп 1-6,0; Ti 1-5,0; Сг 1-5,0; Al

О, 1 — 1,5; Ге остальное. По зышение в предлагаемом чугуне содержания Si u

Ип об еспечи ва ет увепич ение э кс11JE уя— та ционной стойкаc 1и;l опяток проб еметных аппаратов в 1,12-1,36 разя, я также снижает себестоимость зз 1,061,56 раза. 2 табл . дпл этой же цели дефицитного и доро— гого молибдена. При укя:зянш гх концентрационных пределах содержания марганца основа сплава состоит из мартенсита и аустенита, нестябипьного к образованию мартенсита деформации под действием ударов дроби, вследствие чего такая структура обладает способностью к интенсивному упрочцению при изнашивании. При снижении марганца менее 1 мас. Т сплав становится мартенситным, кроме того, резко уменьшается его прокаливаемость, что отрицательно сказывается на износостойкости. Увеличение кон— центрациш марганца более 6 мас. 7. также приводит к увеличе|п ю износа, так как основа сплава становится аустенитной, причем аустенит теряет способность к фазовому накпепу.

1640195

Содержание углерода в пределах

2-3,6 мас, обеспечивает получение необходимого количества карбидов для достижения высокой износостойкости сплава. При содержании углерода менее ?,0 мас.% сплав имеет низкую износостойкость, что связано с недостаточным количеством упрочняющей

Лазы, Прн повышении концентрации углерода более 3,6 мас. . в структуре сплава появляются крупные заэвтектические карбиды, сущестненно снижающие сопротивление износу.

Титан в количестве 1-5 мас. взаимодействует с углеродом и образует равномерно распределенные н матрице высокотнердые карбиды TiC, существенно повышающие износостойкость сплава. При снижении концентрации титана менее 1 мас. не происходит образования достаточного количества этих карбидов и износ повышается, При содержании титана более 5 мас. . ухудшается качество литого металла, чтб также снижает его изпосостойкость.

Введение хрома в количестве 5-

15 мыс. . обеспечивает связынапие оставшегося углерода в износостойкие карбиды типа Ме С . Уменьшение

30 концентрации хрома менее 5 мас. понижает износостойкость сплава, так как происходит образование карбидов цементитного типа. Увеличение содержания хрома более 15 мас. 35 вызывает появление крупных заэнтектических карбидных включений, в этом случае износ сплава также возрастает.

Кремний н количестве 1,6-2, 5 мас.%40 оказывает влияние на качество металла лоцаток, а также па состав карбидной фазы. При содержании титана в предлагаемых пределах происходит снижение жидкотекучести металла за 45 счет образования значительного числа тугоплавких соединений титана, что может приводить к возникновению дефектов в лопатках. Ввведение кремния повышает жидкотекучесть и, таким образом, устраняет литейные дефекты

50 лопаток, ускоряющие износ. Кроме того, при содержании кремния около

2 мас. . возникает возможность снижения содержания хрома в сплаве н связи с тем, что кремний частично за55 мещает хром в карбидах Ие. С, Снижение содержания кремния менее

1,6 мас. приводит к падению изпосостойкости, вызванному образованием литейных дефектов в сплаве вследствие его пониженной жидкотекучести. При повышении концентрации кремния более

2,5 мас.% i роисходит сильное охрупчинание сплава, что также отрицательно влияет íà его износостойкость.

Введение алюминия н предлагаемый сплав производится с целью понышения его износостойкости путем модифицирования структуры, а также увеличения склонности остаточного аустенита к деформационному упрочнению. При содержании алюминия менее 0,1 мас.% не достигается эффект измельчения структурных составляющих, что понижает износостойкость сплава. При повышении концентрации алюминия более 1,5 мас. . возрастает загрязненность металла неметаллическими алюмосодержащими включениями, ухудшающими стойкость сплава к изнашиванию.

Выплавку сплавов производят в

150-килограммовой индукционной печи, В качестве шихты используют литейный чугун, ферромарганец ФИп-1, феррохром Х165А, ферротитан ФТи-30, алюминий металлический, сталь Ст3.

Разливку металла производят при

1450 С. Отбор образцов для мехиспытаний производят н соответствии со стандартом. Химический состав исследованных чугунов приведен в табл. 1.

Предлагаемый и известный чугуны исследуют после закалки н масле от

850 С (У 2 ч) и отпуска при 200 С (ь>ых 2 ч); а базовый чугун — после о закалки н масло от 950 С (ь,4? ч) и отпуска при 200 С (6 цд 2 ч) (известная технология) . Иеханические свойства сплавон определяют с помощью стандартных методик. Эксплуатационную стойкость лопаток определяют на дробемете типа 4221б (скорость вращения ротора 2240 об/мин, производительность по дроби до 350 кг/мин).

Полученные результаты приведены н табл. 2, Как следует из табл. 1 и 2, повышение в чугуне предлагаемого состава содержания кремния и марганца обеспечивает по сравнению с известным чугуном повышение эксплуатационной стойкости лопаток дробеметных аппаратов н 1,12-1,36 раза при одновременном снижении себестоимости в 1,06-1,56 раза.

1640195,Формула изобретения

Табпнна 1

Хнмнческнй состав, нас,г ((Чугун

I J

Т1 Сг и но

Пр ецп оне нный

1 г

Иэвестньа1

1,О, 6,0

3,5

0,5

0,1

1,5 о,в

0,5

2,0

3,6 г,в

2 ° В

1,6

2,5

2 ° О

1,1

Ос тап ы<ое

1,О

5,0

3,О

4,0

5 0

15,0

1О,0

1г,о

0 ° 5

I ° 3

Табл и ца 2

Стойкость, Механические свойства ч уг уна

Оптовая цена отливки руб /т

Чугун ч

Твердость, G„1аг КС, HRC МПа Дж/см

Предлагаемый

2

1Известньп1

90-95

105-110

110-115

80-8 5

61

56

560, 54

819,86

696,82

874, 70

920

8

8,5

Составитель Н.Косторной

Техред М.Дидык Корректор С.Черни

Редактор И.Дербак

Заказ 998 Тираж 388 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГК и ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, r.ужгород, ул.

II II

Гага и н а 1 0 1 р

Износостойкий чугун, преимущественно для лопаток дробеметных ап5 паратов, содержащий, углерод, кремний, марганец, титан, хром, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости лопаток, снижения себестоимости, при сохранении уровня механических свойств чугуна, он содержит компоненты в следующем соотношении,. мас.й:

Углерод

Кремний

Марганец

Титан

Хром

Апюминий

Железо