Чугун

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 05.01 81 (21) 3230783/22-02 15т1М. Кп.з с присоединением заявки ¹

С 22 С 37/10

Гоеударственнйй комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (531 УДК. 669. 13-018.2 (088.8) Опубликовано 15,1162. Бюллетень № 42

Дата опубликоваииз описания 15.11 82 г

:;g о г У-.., -"

Н.Щ,ЩадроВ В Н Кузнецов и В,С Литвинов /,"7 л,., М ":, в

Научно-исследовательский институт тяжелого;, „ - .:, у,," машиностроения производственного объединены 3". "" у

t Уралмаш и Уральский политехнический институт им. СМ.Кирова (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) ЧУГУН

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам износостойких чугунов, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа, например цилиндровых втулок буровых насосов, Известен чугун химического состава jl 7, вес.В:

Углерод 2.,5-3,0

Кремний 0,8-1,5

Марганец 1,5-3 0

Хром 15-2В

Молибден 0,2-0 8

Ванадий 0,2-0,6

Никель 1 5-3,0

Титан 0,06-0,09

Медь l 5-3.,0

Магний 0,5-0,9

Железо Остальное

Однако известный. чугун имеет низ кую износостойкость, вследствие высокого содержания кремния, что приводит к распаду аустенита в области высоких температур с образованием менее износостойких продуктов распада, имеет повышенное содержание никеля и марганца, которые стабилизируют остаточный аустенит и увеличивают его количество, что также снижает износостойкость чугуна. Повышенное содержание меди вызывает осложнение в использовании отходов производства в качестве шихты.

Наиболее близким к иэобретению по технической сущности является чугун химического состава (27 вес.Ъг

Углерод 3,4-3,8

Марганец О, 3-0,6

Хром 29-31

Молибден 0,2-0,4

Ванадий 0,2-0,3

Никель 0,8-1,0

Железо Остальное

Однако этот чугун имеет высокую твердость, но недостаточно высокую йзиосостойкость.

Целью иэобретения является повывтеиие износостойкости чугуна, пред назначенного для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, вес.Ъ:

Углерод,2,8-3,0

Кремний 0,25-0,50

973655

Микроструктура после закалки на воздухе состоит из мартенсита,около

10-15% остаточного нестабильного аустенита и сложных первичных и мелко-дисперсных вторичных карбидов хрома, молибдена, ванадия.

В таблице представлены результаты испытаний °

Износостойкость чугунов выражена коэффициентом К, равным отношению потери веса эталона к потере веса исследуемого образца при износе. Износостойкость поЛучена на образцах, закаленных иа воздухе от 980-1000 С и отпуска при 2000 н течение 4 ч.

Твердость HRC-57-60.

СосТВВ чугуна, вес.Ъ

Предлагаемый

Изнестный

2 3

3,00

3,50

2,80

2,90

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

0,85

0,50

0,38

0,25

0,60

0,47

0,30

0,51

27, 66

29, 31

30,00

26,00

0,40

0,29

0,60

0,49

Молибден

Марганец 0,30-0,60

Хром 26-30

Молибден От4-0 6

Ванадий 0,4-0.,6

Никель 0,4-0,6

Железо Остальное

Чугун н качестве. примесей может содержать серу до 0,04, фосфор до

l0,04, вес.В:

Высокая износостойкость предлагаемого чугуна достигается тем, что при

1О повышении содержания молибдена и ванадия упрочняется матрица, измельчаются карбиды и увеличивается их количество, пониженное содержание кремния предотвращает распад аустенита н 15 области высоких температур, вследствие чего чугун после закалки на воздухе имеет прочную мартенситную матрицу с вкрапленными вторичными карбидами хрома, молибдена и вана- 2О дия и небольшое (10-15%) количество. нестабильного остаточного аустенита, оптимальное содержание никеля предотвращает стабилизацию аустенита,. стабильный. остаточный аустенита отри- 25 цательно влияет на износостойкость, содержание углерода обеспечивает оптимальное количество и дисперсность карбидов.

Чугун можно выплавлять в индук- ) ционной или электродуговой печи.

При выплавке чугуна в электродуговой печи используются отходы производства, углеродистого и легирован-. ного лома с добавлением чугуна и феррохрома или сплавлением углеродистых ОтхОдОВ с íÎM и ферро» хромом. В завалку дается известь в . количестве 1,5-2,0В от веса шихты.

После полного расплавления шлак обрабатывается алюминиевым порошком (5 кг/т) . Окончательное раскисление . сплава производится в.ковше алюминием иэ расчета 0,2-0,4 кг/т. Температура металла в печи перед ныпуском не менее 14900С. 45

Чугун выплавляют в 60-кил;.ограмовой индукционной печи. При планке чугуна в индукционной печи компоненты вводят в следующей последовательности: на дно тигля загружают никель, затем ферромолибден, чугун, лом и феррохром. В период плавления печь включают на полную мощность, причем через каждые 15-20 мин шихту осаждают для предотвращения зависания. Феррованадий для легирования вводят в последнюю очередь ° Металл перед выпуском из тигля раскисляют алюминием. Расход алюминия 1 кг/т °

Температура чугуна при заливке форм

1380-1400 С.

В сухие песчаные формы отлиты заго товки диаметром 30 и нысотой 400 мм, а также пробы для механических испытаний стали по ГОСТ 977-75 ° Из круглых заготовок вырезают пробы высотой по 30 мм для термической обработки и определения твердости и микроструктуры. Из проб для механических испытаний вырезают пластины размером 70<20< 7 мм, которые после закалки на воздухе от 980-10000C и отпуска при 200 С и шлифования подвеггаются испытанию на износостойкость по схеме Бринелля-Хаворта, т.е. при истирании абразивом, проходящим между вращающим диском с резиновым кольцом и испытуеьим образцом - пластиной, прижатым к нему.

В качестве абразива. применяют корундовый песок зернистостью 0,2-0,3 мм.

Эталон - сталь СтЗ в нормализованном состоянии.