Износостойкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким чугунам для изготовления литых деталей, работающих в условиях ударно-абразивнрго износа. Сущность изобретения: чугун дополнительно содержит азот, кальций и фосфор при следующем соотношении компонентов, мае. %: углерод 2,3-3,3, кремний 0,9-2,0, марганец 0,4-0,8, церий 0,02-0,1, титан 0,7- 1,4, алюминий 0,05-0,7, медь 0,05-0,5, никель 0,02-2,1, хром 5,31-12,8, азот 0,05-0,3, фосфор 0,10-0,6, кальций 0,002-0,01, железо - остальное. Данный чугун имеет следующие свойства: НВ 467-565, ударно-абразивная износостойкость 17-23 мг/гс, относительная стойкость против фретинг-коррозии 9,7-11,0 Кфк, эксплуатационная стойкость 935-1062ч. 2 табл. w Ј

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4903948/02 (22) 17.12.90 (46) 23.09.92; Бюл. N 35 (71) П роиз водствен ное объединение

"Ярославский электромашиностроительный завод" (72) В,А.Алов, M.È.Êàðïåíêî, С.П.Кожемякин, С.М.Бадюкова, В.М.Колокольцев, А.И.Карлюк и А.А.Радченко (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 195118, кл, С 22 С 37/10, 1970.

Патент Великобритании № 1472292, кл. С 7 А, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 867942, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким легированным чугунам для работы в условиях ударно-абразивного износа.

Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости, твердости, ударно-абразивной износостойкости и относительной стойкости против фретинг-коррозии.

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

Введение азота измельчает структуру, образуя нитриды и карбонитриды, повышает износо- и эксплуатационную стойкость.

Его влияние начинает сказываться с концентрации 0,05 мас. . При увеличении содержания азота более 0,3 мас.% увеличивается концентрация нитридов по границам зерен, снижается удароустойчивость и ударно-абразивная износостойкость. Ж,, 1763506 А1 в частности к износостойким чугунам для изготовления литых деталей, работающих в условиях ударно-абразивнрго износа. Сущность изобретения: чугун дополнительно содержит азот, кальций и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 2,3-3,3, кремний 0,9 — 2,0, марганец 0,4 — 0,8, церий 0,02-0,1, титан 0,71,4, алюминий 0,05-0,7, медь 0,05 — 0,5, никель 0,02-2,1, хром 5,31-12,8, азот 0,05 — 0,3, фосфор 0,10 — 0,6, кальций 0,002 — 0,01, железо — остальное. Данный чугун имеет следующие свойства: НВ 467 — 565, ударно-абразивная износостойкость 17-23 мг/гс, относительная стойкость против фретинг-коррозии

9,7-11,0 Кфк, эксплуатационная стойкость

935-1062 ч. 2 табл.

Введение хрома легирует и упрочняет матрицу, увеличивает количество карбидов, повышает твердость и износостойкость, что повышает эксплуатационные свойства. При концентрации хрома до 5,31 мас. % упрочнение. матрицы, повышение твердости и эксплуатационных свойств недостаточны.

При увеличении содержания хрома более

12,8 мас. укрупняются карбиды, снижаются пластические свойства и эксплуатационные свойства и стойкость.

Введение церия в количестве 0,02 — 0,1 мас. % обусловлено его сфероидизирующим и модифицирующим влиянием, способностью измельчать структуру и повышать прочностные и эксплуатационные свойства.

При.его концентрации до 0,02 мас. % модифицирующий эффект недостаточен, а механические и эксплуатационные свойства низкие. При повышении концентрации це1763506

4 рия более 0,1 мас. увеличивается угар компонентов, неоднородность структуры и концентрация неметаллических включений по границам зерен, что снижает ударно-абразивную стойкость и эксплуатационные 5 свойства.

Введение алюминия (0,05 — 0,7) мас., меди (0,05 — 0,5) мас. и никеля (0,02 — 2,1) мас, легирует матрицу, повышает стойкость ее к фретинг-коррозии, ударам и изно- 10 су, повышает эксплуатационную стойкость.

При содержании менее нижних пределов эксплуатационные свойства недостаточны, а при содержании более верхних пределов — снижается твердость и эксплуатационные свой- 15 ства.

Введение титана (0,7 — 1,4) мас. и фос-фора (0,10 — 0,6) мас. задерживает рост зерен, расширяя интервал закалочных температур, обеспечивает образование слож- 20 ных карбидов, которые, будучи более дисперсными и менее склонными к коагуляции, существенно повышают износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна как в литом соотношении, так и после тер- 25 мической обработки. При концентрации титана до 0,7 мас, и фосфора до 0,10 мас. g, основной упрочняющей фазой в структуре являются крупные карбиды типа М С и карбиды цементитного типа, а износостой- 30 кость, микротвердость и эксплуатационные свойства недостаточны. При их содержании более верхних пределов снижаются однородность структуры и стабильность механических и эксплуатационных свойств. 35

Кальций в количестве (0,002 — 0,01) мас. и алюминий (0,05 — 0,7) мас. очищают границы зерен и повышают эксплуатационную стойкость. При содержании кальция более 0,01 мас. и алюминия более 0,7 мас.. 40 происходит графитизация и снижаются плотность, твердость чугуна, его эксплуатационные свойства. При содержании кальция до 0,002 мас. и алюминия менее 0,05 мас. увеличивается концентрация вклю- 45 чений неметаллического характера в чугуне, снижаются компактность графита, износостойкость и надежность деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа.

Содержание основных компонентов: уг- 50 лерод (2,3-3,3) мас., кремний (0,9-2,0) мас, и марганец (0,4-0,8) мас. принято с учетом производства износостойких отливок, работающих в условиях ударно-абразивного износа. При содержании их больше 55 верхних пределов снижаются твердость, удароустойчивость и эксплуатационные свойства. При концентрации менее нижних пределов снижаются однородность структуры, эксплуатационная стойкость.

Пример. Выплавку чугунов проводят в индукционных тигельных печах типа МГП102. В качестве шихтовых материалов используют чугунный лом, литейные и передельные чугуны, никель, возврат собственного производства и ферросплавы, Технология плавки включает расплавление передельного и литейного чугунов, чугунного лома, введение возврата собственного производства, феррохрома, ферромарганца и силикокальция, микролегирование алюминием и никелем, модифицирование ферроцерием и ферротитаном. Заливку литейных форм производят модифицированным чугуном при температуре 14301460 С.

В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок; в табл, 2 — механические и эксплуатационные свойства чугунов. Испытания на износостойкость проводили по ГОСТ 23.207 — 79. Определение механических свойств проводили на стандартных образцах.

Как видно из данных табл. 2, предлагаемый чугун обладает более высокими значениями эксплуатационных свойств, чем базовый чугун.

Формула изобретения

Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, титан, алюминий, медь, никель, хром и железо, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной стойкости, твердости, ударно-абразивной износостойкости и относительной стойкости против фретингкоррозии, он дополнительно содержит азот, фосфор и кальций при следующем соотношении компонентов, мас. :

Углерод 2,3-3,3

Кремний 0,9-2,0

Марганец 0,4-0,8

Церий 0,02 — 0,1

Титан 0,7 — 1,4

Алюминий 0,05 — 0,7

Медь 0,05-0,5

Никель 0,02-2,1

Хром 5,31 — 12,8

Азот 0,05 — 0,3

Фосфор 0,10 — 0,6

Кальций 0,002-0,01

Железо Остальное

1763506

Таблица 1

Таблица 2

Составитель Г.Дудик

Техред M,Ìîðãåíòàë

Корректор М,Петрова

Редактор

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

Заказ 3431 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5