Износостойкий чугун

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я>s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4734748/02 (22) 04.07.89 (46) 23.09.91. Б юл, N. 35 (71) Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) М,И.Карпенко, А.П,Былинский, И,С.Писченков и С.М.Бадюкова (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 973655, кл, С 22 С 37/10, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 494427, кл. С 22 С 37/06, 1974.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов белых износостойких чугунов, с повышенной микротвердостью карбидов для работы в условиях ударно-абразивного износа.

Цель изобретения — повышение ударноабраэивной стойкости.

Содержание основных компонентов, мас.7;: углерод 2,58-2,76; кремний 0,51—

0,88; марганец 0,85-1,65 определено исходя из практики производства белых чугунов для износостойких литых деталей, работающих при ударных нагрузках, При снижении содержания углерода (менее 2,58 мас.%) и кремния (менее 0.51 мас. ) и повышении концентрации марганца (более 1,65 мас. $) снижаются литейные свойства, ударная вязкость, трещиностойкость, увеличивается ликвация и снижаются стабильность структуры, ударно-абразивная износостойкость, эксплуатационные свойства. При концентрации углерода более 2.76 мас. кремния более 0,88 мас.;i и марганца менее 0,85

„„SU „, 1678890 Al (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей для работы в условиях ударно-абразивного износа. Цель изобретения— повышение ударно-абразивной стойкости, Новый чугун содержит, мас.-",ь: С 2,58-2,76, Si 0,51 — 0,88, Мп 0,85 — 1,65, Cr 18,1 — .9,6, Мо

1,11 — 1,68, А! 0,006 — 0,03, lt 0,07 — 0,18, нитриды ванадия 0,11 — 0,30. Со 0,03-0,27, В 0,030,11 и Fe — остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Со, В, а также N и Ч в виде их нитридов позволяет повысить ударно-абразивную стойкость в

1,9-2,1 раза. 2 табл. мас. ь структура в отливках становится ipyбой, снижаются микротвердость карбидов и матрицы, их износостойкость и стабильность ударной вязкости и механических свойств в отливках, что снижает эксплуатационные свойства.

Введение бора в количестве 0,03-0,11 мас.7 и алюминия в количестве 0,006-0,03 мас.=,ь раскисляет чугун, измельчает структуру, повышает трещиностойкость, твердость и износостойкость матрицы, прокаливаемость, микротвердость карбидов, стабильность матрицы в отливках, что обеспечивает снижение абразивного износа и повышение эксплуатационной стойкости и механических свойств. Содержание алюминия принято от концентрации 0,006 мас. ь, а бора с 0.03 мас., когда отмечается измельчение структуры и повышение твердости и иэносостойкости в отливках и ограничено концентрацией 0,03 и 0,11 мас. соответственно, выше которых отмечается снижение однородности структуры и

1678890

10

20

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Молибден

Алюминий

Иттрий

Нитриды ванадия

Кобальт

Бор

Железо

2,58-20,76

0,51 — 0,88

0,85 — 1,65

18,1-19,6

1,11 — 1,68

0,006 — 0,03

0.07 — 0,18

0,011-0,3

0,03 — 0,27

0,03 — 0,11

Остальное появление неметаллических включений, пленов, окислов в металлической основе и снижение динамической прочности и стабильности структуры и свойств чугуна, что приводит к снижению ударно-абразивной износостойкости и эксплуатационных свойств.

Никель является дефицитным и дорогостоящим компонентом, снижающим стабильность структуры и не обеспечивающим существенного повышения ударно-абразивной износостойкости и эксплуатационных свойств, поэтому он исключен из состава чугуна. Введение нитридов ванадия в количестве 0,11 — 0,3 мас,% легирует металлическую оправку, измельчает карбиды, повышает твердость и износостойкость чугуна, что обеспечивает значительное повышение ударно-абразивной и эксплуатационной стойкости Содержание их принято от концентрации 0,11 мас.%, при которой отмечается повышение твердости, ударноабразивной износостойкости и эксплуатационной стойкости и ограничено концентрацией 0,3 мас. % выше которой снижается ударная вязкость и трещиностойкость.

Иттрий в количестве 0,07 — 0,13 мас.% измельчает и микролегирует структуру чугуна в отливках, повышает стабильность матрицы и упругопластические свойства, что повышает эксплуатационную стойкость.

Микролегирующее и стабилизирующее действие иттрия при концентрации до 0,07% мас,% недостаточно, а эксплуатационные свойства чугуна низкие, а при увеличении содержания иттрия (более 0,13 мас,%) повышается концентрация неметаллических включений по границам зерен, что снижает ударную вязкость, ударно-абразивную износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна в литых изделиях.

Хром в количестве 18,1 — 19,6 мас.% обеспечивает необходимое упрочнение матрицы, высокие характеристики твердости и износостойкости, что приводит к повышению эксплуатационной стойкости. При повышении содержания хрома (более 19,6 мас.%) укрупняются карбиды, снижаются пластические и эксплуатационные свойства, а при снижении концентрации хрома (менее 18,1 мас.%) в структуре недостаточное количество карбидов, отмечается снижение твердости, износостойкости и эксплуатационной стойкости в условиях а6разивного износа, Сера и фосфор загрязняют металл и снижают трещиностойкость, износостой25

50 кость и эксплуатационную стойкость. поэтому они исключены иэ состава чугуна.

ll р и м е р. Плавку чугуна проводят в открытых индукционных печах с основной футеровкой и перегревом расплавов до

1480-1520 С. В качестве шихтовых материалов используют литейный чугун ЛК5, передельные чугуны М1 и М2, стальной и чугунный лом, феррохром ФХ800. феррованадий ФВдЗН, ферромолибден ФМо2. ферробор и ферромарганец. Азотированный феррованадий вводят в литейный ковш при выпуске расплава из индукционной печи.

Заливку металла проводят в сухие жидкостекольные литейные формы при 14301450 С.

После нормализации с температуры

850 + 10 С определяют механические свойства, ударно-абразивную износостойкость, эксплуатационные свойства и микротвердость карбидов на приборе ПМТ-З.

Ударную вязкость определяют на образцах

10 х 10 х 10 мм типа ГОСТ 9454 78, а относительную износостойкость ф10 по ГОСТ

23.212-82.

В табл, 1 приведены химические составы износостойких чугунов опытных плавок; в табл. 2 — данные о механических и эксплуатационных свойствах и микротвердости карбидов.

Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна кобальта и бора, а также азота и ванадия в виде нитридов ванадия позволяет повысить ударно-абразивную стойкость в 1,9-2,1 раза, Формула изобретения

Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, алюминий, иттрий и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения ударно-абразивной стойкости, он дополнительно содержит кобальт, бор, нитриды ванадия при следующем соотношении компонентов, мас.%;

1678890

Таблица 1

* Известный чугун содержит 0,05 мас. азота и 0,6 мас. g ванадия.

Таблица 2

Составитель Н. Косторной

Техред M,Ìîðlåíòçï Корректор М.Шароши

Редактор Н. Гунько

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

Заказ 3185 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская нэб., 4/5