Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве лопаток для дробеметных аппаратов. Цель изобретения - повышение твердости и износостойкости в термообработанном состоянии. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 2,8 - 3,2

SI 0,05 - 0,2

MN 0,1 - 0,5

CR 21 - 26

MO 0,4 - 1,0

V 0,3 - 0,7

CU 0,1 - 0,4

B 0,001 - 0,01

SB 0,008 - 0,012 и FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна SB позволит повысить твердость в 1,02 - 1,08 раз и износостойкость в 1,08 - 1,12 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (st)s С 22 С 27/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4668829/02 (22) 28.03.89 (46) 15.07.91. Бюл. ¹ 26 (71) Магнитогорский горно-металлургический институт им. Г.И.Носова и Производственное объединение "Трубодеталь" (72) В.M.Êîëîêîëüöåâ, А,Ф.Миляев, А,А.Турабаев, Е,Д,Игуменщев, Л.Б,Долгополова и

О.А. Назаров (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 39352, кл. С 22 С 37/06, 1950.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1425245, кл. С 22 С 37/10, 1986, Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для производства лопаток для дробеметных аппаратов.

Цель изобретения — повышение твердости и износостойкости в термообработанном состоянии.

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

Введение углерода в чугун необходимо для образования мелких карбидов М С .

При содержании углерода менее 2,8% количество износостойких карбидов уменьшается и возрастает количество аустенита, что ведет к снижению износостойкости сплава.

Содержание углерода более 3,2% приводит . к загрязнению шлакогрэфитовой спелью чугуна, что снижает прочность, ударную вязкость и стойкость сплава против образования сетки разгара, „„Я ÄÄ 1663042 А1 (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве лопаток для дрэбеметных аппаратов.

Цель изобретения — повышение твердости и износостойкости в термообработанном состоянии. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 2,83,2; Si 0,05 — 0,2; Мп 0,1 — 0,5; Cr 21 — 26; Мо

0,4 — 1,0; V 0,3 — 0,7; CU 0,1 — 0,4;  0,001 — 0,01;

Sb 0,008-0,012 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна

Sb позволяет повысить твердость в 1,02—

1,08 раз и износостойкость в 1,08-1,12 раза.

2 табл.

Кремний (0,05-0,2%) и марганец (0,1—

0,5%) специально в состав чугуна не вводят-. ся, уровень их содержания должен быть ограничен неизбежным количеством, попадающим с шихтовыми материалами. Повышение содержания кремния более 0,2% уменьшает прокаливаемость, поэтому его О ввод в сплав выше указанного предела не- Ch целесообразен. (л)

Марганец (0,1 — 0,5 ) способствует ста- С) билизации аустенита и цементита в чугуне, ф

Увеличение содержания марганца более

0,5% приводит к снижению точки начала мартенситного превращения, при этом стабильность и количество остаточного аустенита возрастает, а следовательно, уменьшается износостойкость. Содержание марганца в предлагаемом чугуне желательно иметь не более 0,5%, т.е. ограничиться тем количеством, которое неизбежно попадает с шихтовыми материалами. Нижний предел (0,1 %) содержания кремния и мар1663042 ганца в данном чугуне связан с невозможностью получения их более низких концентраций при обычных условиях плавки с использованием рядовых гостированных шихтовых материалов.

Хром (21 — 26 ) необходим для образования комплексных карбидов типа(Сг, Fe)q

Сз и СгтСз, придающих чугуну максимальную износостойкость, При содержании хрома менее 21 в структуре образуется непрерывная карбидная фаза с карбидами (Fe, Сг)зС, что снижает абразивную стойкость чугуна. При содержании хрома более 26 в структуре чугуна появляются крупные. и хрупкие карбиды типа МгзСо, что приводит к снижению износостойкости чугуна.

Молибден (0,4-1 ) улучшает дислокационную структуру сплава и подавляет диффузию атомов фосфора, связывая их в межатомн ые пары М вЂ” P, что предотвращает образование хрупких фосфидных эвтектик по границам зерен и ведет к увеличению износостойкости. Содержание молибдена менее 0,4 /, недостаточно для подавления диффузии атомов фосфора и образования достаточного количества упрочняющих карбидов Ма С, Увеличение содержания молибдена более 1 / нецелесообразно, так как укрупняются и коагулируются карбиды, в результате чего снижается износостойкость.

Ванадий (03-0,7 /) используется преимущественно для образования карбидов и обеспечивает более высокую твердость (по сравнению с твердостью чугуна с присадкой хрома). При низком содержании ванадия (менее 0,3 ) влияние его на структуру чугуна не проявляется. При увеличении содер>кания ванадия более 0,7 снижается технологическая пластичность чугуна, увеличивается склонность к трещинам.

Медь(0,1 — 0,4 ) устраняя продукты перлитного распада в литой структуре чугуна, повышает износостойкость и прокаливаемость, способствует увеличению сопротивления чугуна ударным нагрузкам, увеличивает теплопроводность сплава.

Присадки меди менее 0,1/ не оказывают существенного влияния на структуру и физико-механические свойства, При содержании меди более 0 4 в структуре чугуна присутствует перлит, что снижает ударную вязкость и износостойкость, Бор (0,001 — 0,01 / являясь поверхностно-активным элементом, улучшает форму неметаллических включений, способствует образованию в структуре дисперсных упрочняющих тугоплавких частиц гексаборидов, повышающих износостойкость.

55 снижает технологическую температуру разливки сплава, не снижая жидкотекучести.

Верхний предел концентрации бора

0,01 обусловлен малым ростом положительного эффекта при дальнейшем повышении его содержания, При снижении концентрации бора, ниже 0,001 модифицирующего эффекта не наблюдается, Сурьма (0,008-0,012 ), являясь модификатором, влияет на кристаллизацию аустенита, эвтектическое превращение: увеличивает количество эвтектики и измельчает ее, выравнивает скорость кристаллизации аустенита и почти полностью устраняет вы падение структурно-свободного цементита. При снижении содержания сурьмы менее 0,008 модифицирующего эффекта не наблюдается, Присадка сурьмы выше

0,012 приводит к нежелательным изменениям структуры — ее огрублению.

B индукционной тигельной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой выплавляли опытные составы предлагаемого чугуна и чугуна известного состава (табл.1) по общепринятой технологии. Бор в виде ферробора и чистую сурьму вводили в ковш при выпуске металла из печи. Из опытных составов чугунов заливали отливки лопаток для дробеметной камеры модели А — 6, Тип  — 6 — 3 японского производства, После охлаждения до комнатной температуры лопатки подвергали термической обработке по режиму; нормализация при 1050 С, время выдержки

2 ч. Из части лопаток вырезали образцы для исследования структуры, твердости и износостойкости. Остальные лопатки устанавливали на роторы дробеметных камер, где они проходили промышленные испытания на стойкость в рабочих условиях.

Структура чугуна после термообработки представляет собой троостомартенсит и карбиды типа Сг Сз, (Cr, Ее)т Сз. Цементита

РезС нет.

Износостойкость образцов из лопаток определяли согласно ГОСТ 23.208-79.

Для испытаний на износ использовали специальную установку, на которой при одинаковых условиях при постоянной нагрузке производили трение образцов из исследуемого и эталонного материалов об абразивные частицы, подаваемых в зону трения и прижимаемых к образцу вращающимся резиновым роликом. В качестве эталонного материала использована сталь 45, в качестве абразива — электрокорунд зернистостью М 16-П (ГОСТ 3647-71). Износостойкость исследуемого материала оценивали путем сравнения его износа с износом эталонного. образца.

1663042

В табл.2 приведены значения твердости и износостойкости предлагаемого и известного чугунов.

Как видно из данных табл.2, предлагаемый износостойкий чугун благодаря дополнительному вводу сурьмы M изменению соотношения кремния, ванадия и меди имеет повышенные на 3 — 4 MRC твердость и в

1,08-1,12 раза износостойкость.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, медь, бор и железо, отличающийся тем, что, 10

Таблица l

Содержание элементов в чугуне, мас, у

Чугун г с 1Б! !!. c !. !! с. В ) ь )Г, О, 008

О,O12

О, О1О

О, 009

O,0О1

O,О1

0,008 о,ооОсталвное !!

0,4

0,1

0,31

0,23

o,ç

О,7

0,48

О,З6

0,4

1,О

О,7

0,52

21,0

26

23,4

24,6

0,5

О, 1.

О,З2

О, 8

2,99 0,2

3,2 0,05

О, l l

2,8 0>15

° !

О, 017

О,O1

7,3

7, О

1 21

li1

О,32

0,39

18,2

23,6

3,2

З,S

2,75 0,8

3,5 1,3

7а блица 2

Составы

HRC Относительная

KCV

КДЖ/м2 износостойкость

Предлагаемый

Варианты

8 2

9,3

53

0 39

0,55

900

8?4

9,8

54

0 28

0,44

930

8 6

9,5

0 27

0,45

920

8 3

9,2

54

0 30

0,47

910

Известный

7 4

8,4

51

0 31

0 50

900

7 6

8,5

54

0 26

0,41

925

П р и и е ч а н и е. Числитель — литое состояние, знаменатель — после термообработки по режиму: нормализация при 1050 С, 2 ч.

Предлагаемый

Варианты

2 з

Известный

6 с целью повышения твердости и износостойкости в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит сурьму при следующем соотношении компонентов; мас.$:

Углерод, 2,8-3,2

Кремний 0,05-0,2

Марганец 0,1 — 0,5

Хром 21 — 26

Молибден 0,4-1,0

Ванадий 0,3 — 0,7

Медь 0,1 — 0,4

Бор 0,001 — 0.01

Сурьма 0,008 — 0.012

Железо Остальное.