Чугун
Союз Советских
Социалистических
Республик
ОП ИКАНИЕ
ИЗОБРЕТЕН ИЯ
К АВТОРСКОМУ СВттДЕТЕЛЬСТВУ 729273 (61) Дополнительное к авт . саид-ву(22)Заявлено 10.05.78 (2г) 2612747/22-02 с присоединением заявки РЙ— (23) Приоритет
Опубликовано 25.04.80. Бюллетень И 15
Дата опубликования описания 28.04.80 (5I }М. Кл.
С 22 С 37/10
Гооударстеенный комитет до делам изобретений н открытий (53} УДК 669.13-1 96(088, 8) (72) Авторы изобретения
E. А. Кириевский, Т. К. Изюмова, В. И. Бичинский, В, В. Зубик и С. П. Куликов
Институт проблем литья AH Украинской ССР (7l) Заявитель (5 4) ЧУГУН
Изобретение относится к области металлургии, в частности к чугунам, работающим в условиях абразивного изнашивания и может использоваться для деталей дробеметного оборудования, Известен чугун (1) следующего состава, вес.%;
Углерод 2,3-2,8
Кремний цо 1,5
Марганец -О, 2-0,.8
Хром -1 7,0-21,0
Бор (титан) 0,1-0,3
):<елезо Остальное .
Такой чугун после термообработки о (нагрев до 950 С, охлаждение на воз- духе) имеет твердость HRC 53-60, предел прочностиб 50-55 кГ/мм .
Недостатком такого чугуна является его низкая стойкость в условиях абра зивно-эрозионного износа.
Цель изобретения †. повышение износостойкости чугуна.
Это достигается тем, что чугун дополнительно содержит молибден при следующем соогношении компонентов, вес.%:
Углерод 1, 8-2,2
Кремний 3,5-6, 0
Марганец 0,2-0,8
Хром 16,0-21,0
Компонент выбранный из группы, содержащей бор и титан 0,1-0,3
Молибден 0,5-1,5
Железо Остальное
Повышенное значение стойкости в
15 условиях абразивной эрозии обеспечивается при содержании углерода, близком к эвтектическому. При увеличении содсржания углерода свыше 2,2% существенно снижается ударная вязкость материала, и как следствие, уменьшается стойкость деталей. При содержании углерода меньше 1,8% снижается износостойкость материала из- за уменьшения количества упрочняю щей . с реды.
729273
Таблица 1
Содержание элементов, вес.%
В (Т1 ) 1(прототип) 0,80
0>15
Остальное
1 9,20
27,93
18,22
18,03
19,54
0,63
0,79
0,50
0,53
0,61
2,57
1,83 4,37
0,11
0,9 то же
0,20
0,87
0,84
0,94
1,05
1,01
5,01
5,10
5,95
4,46
3,84
2,18
1,95
2,09
2,15
1 97
),02
0,15
0,2.7
0,19
0,54 19,12
0,12
0,63
0,54
0,61
0,67
16,03
20,95
18,04
17,97
0,98
0,15
4,11
0,11
0,94
0,51
2,11
0,13
Количество марганца ограничено условиями плавки чугуна, так как в соответствии с исследованиями марганец не является эффективным элементом, влияющим на стойкость деталей.
При содержании хрома ниже 16% уменьшается стойкость материала при абразивно- эрозионной стойкости из-еа образования карбидов цементного типа с более низкой износостойкостью. При увеличении содержания хрома свыше 21% уменьшается долговечность çà счет появления в структуре хрупких первичных карбидов.
Содержание кремния ниже 3,5% не с казывается каки мп ибо образом на износостойкости сплава. При 3,5-6,0% кремния в структуре чугуна появляется самостоятельный карбид .кремния, коли« чество его и дисперсность увеличивается, с ростом содержания кремния в сплаве. Измельчаются также хромистые карб иды. Повышение содержания кремния
6,0% приводит к сильному охрупчиванию сплава и, как следствие, к снижению ударной вязкости и износостойкости.
Введение молибдена в количестве до
0,5% существенно не влияет на износостойкость сплава. При содержании молибдена 0,5-1,5% износостойкость сплава повышается за счет того, что молибден, растворяясь в хромистых карбидах, способствует увеличению твердости этих карбидов. Кроме того, добавки молибдена несколько измельчают зерно.
Добавка молибдена бол е 1,5% приводит к образованию стабильного аустенита вместо требуемого для износостойкости метастабильного аустенита. Вследствие этого износостойкость чугуна снижается.
В условиях опытного производства
ИПЛ AH УССР выплавляли чугун в различных вариантах, а также чугун в соответствии с авт. св. М 195118 (табл.
N. 1). Были отлиты опытные образцы и дробементые лопатки и проведены сравнительные их испытания на промышленных дробементых установках, также исследованы особенности микроструктуры.
Пример . Выплавку предлагаемого и известного чугунов проводили в печи ИГП-1.02 с основной футеровкой, в
zo качестве шихтовых материалов использовали одни и те же материалы. Составы чугунов приведены в табл, 1.
Образцы чугуна испытывали на установках абразивной эрозии, где в качест25 ве абразивного материала использовали кварцевый песок.
Данные исследований приведены в таб табл. 2.
Результаты исследований свидетельств вуют о том, что предлагаемый чугун обладает более высокой износос ойкостью, обеспечивающей увеличение работоспособности деталей в 2 раза.
Стойкость лопаток из предлагаемого чугуна составляет 120 ч.
729273 дол жение а
Содержание злементов, вес. %
Сплав
Mn Cr 6(TII) МОС $<
1,88 4,20
0,67
17,80
17,90
0,11
1,47
1,85
3,94
0,54
0,12
0,92
1,94
2,09
4,11
0,58
17,84
0,15
0,45
0,61
19,54
19,12
0,27
0,94
2,15
0,54
0,19
1,05
Таблица 2
Время испытания - 4 ч
Нагрузка P = 4,15 кГ
1 (прототип) 40,85 1 8 г
80-90
0,6054
0,4154
0,3616
0,3664
0,4672
0,4331
40,2454
41,8048
2 42,2202
9О-100
47,4383
46,9677
47,0856
5 47,9055
6 47,4006
7 47,6922
0,5044
0,2791
0,2627
0,3534
0,4603
0,0670
0,0805
90-1 10
47,7544
46,7811
47,3647
40,3741
41,4550
9 48,0171
10 47,1345
1 1 47,8250
1 2 40,441 1
13 41,5355
1 20-1 25
0Ä2-О,8
16,0-21,0
Формула изобретения
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, железо и компонент, выбранный из группы, содержащей бор и титан, о т л и ч а ю и и и с я тем, что, с целью повышения износостойкости, он дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, вес%.
Углерод 1,8-2,2
Кремний 3,5-6,0
ИНИИГ1И Заказ 1217/27 Тираж 694 Подписное
Филиал ЦП! "Патент", r. Ужгород, уп. Проектная, 4
3 42,7727 42,41 1 4 40,.5361 40,1687
8 48,4861 48,2071
О, 054-0
0,0384
0,0336
О, 0340
0,0431
0,040
0,0374
0,0256
0,0243
0,0328
0,0424
0,006.1 7
0,00714
Марганец
Хром
Компонент, выбранный из группы, содержащей бор и титан 0,1-0,3
Молибден 0,5-1,5
Железо Остальное
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
% 195118 кл. С 22 С 35/00, 1967.
