Чугун

 

ОЛ ИСАНИЕ

ИЗЬБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТИЗЬСТВУ

Сетоэ Советских

Сощиатвтсткческих ресвубтткк

<п>986956 (б! ) Дояолкктелькое к авт. свкд-ву(22)Заявлено.16.10.81(21) 3346126/22-02 (Sl jN. Кя. с врксоедвиеккем заявки.яв

С 22 С 37/10

Гесудвуствехыб тввкявт есер вв делам взавретввя» к втхрыти» (23) Приоритет

Овублвковаио 07.01.83. Вктллетевь М 1 (53) УЛ,К669.13-, -1 96 (088. 8) ю

Дата овублкковавкя ояксаккя 09.01, 83, Е.А. Марковский, Б.А. Кириевский и T.Ê. Изювюва .

Институт проблем литья .АН Украинской CCP

=1 (72) Авторы изобретения (71) Заявитель

qS4) ЧУГУН

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию износостойких материалов для работы в условиях абразивного изнашивания и абразивной эрозии, характеризующихся удовлетворительной обрабатываемостbe, и может быть использовано в металлургии, машиностроении, химической промышленности, энергетике.

Известен ряд сталей на основе системы Fe-йп-Лт-С, содержащих менее

13 С, 303 Ии, 93 At 1) Такие стали по своим свойствам не уступают хромоникелевым аустенитным сталям и характеризуются высокой из- носостойкостью при трении скольжения, технологичны при горячей и холодной обработках. Однако в условиях чисто абразивного изнашивания и абразивной эрозии такие стали имеют низкую износостойкость и не находят применения

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому

2 ,результату является .чугун 2), со" держащий, вес.Ф:

Углерод 0,72-1,48

Кремний 0,33"2,94

Иарганец 10,05-14,12

Алюминий 10,03-14,86 .железо Остальное, Этот чугун отличается высокой износостойкостью в условиях абразивной эрозии, однако недостаточно высокая пластичность и плохая обрабатываемость резанием не позволяют широко его использовать.

Целью изобретения является повышение пластичности и улучшение.обраба" тываемости:при сохранениидостаточного уровня износостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, крем" ний, марганец, алюминий и железо, дополнительно содержит ванадий и кальций при следующем соотношении ком. понентов, весА:

986956

Углерод 1,4-2,22

Кремний 0,3 "1,51

Марганец 20,3-25,06

Алюминий 8,9-11,88

Ванадий 0,1 "0,5 S

Каль ций - 0,01 "0,10

Железо Остальное

Содержание углерода обусловлено тем, что растворимость его повышается с увеличением количества вводимого марганца„ При содержании углерода менее 1,43 отмечается снижение износостойкости в условиях абразивной эрозии в связи с уменьшением количества . и твердости упрочняющей фазы. Содержа-1» ние углерода более 2,22Ф превышает предел растворимости последнего в сплаве предлагаемого состава. Избыток углерода выделяется в виде спелевых включений, обусловливающих резкое 20 увеличение хрупкости сплава. Содержание углерода, расширяющего область существования у -твердого раствора, в пределах 1,4-Х,224 способствует получению вязкой аустенитной составляю" 2 щей в сплаве при содержании марганца на нижнем пределе.

Содержание кремния ниже 0,33 требует использования чистой по содержанию кремния шихты, что удорожает 30 сплав. При содержании кремния более

1,513 наблюдается значительное охрупчиванис сплава.

При содержании марганца менее 20,34 доля аустенита в структуре сплава не позволяет существенно повысить его .пластичность. Ввод марганца в коли" честве более 25,063 нецеаесообразен, так как дальнейшего повышения вязкости не наблюдается, а возрастает стои. g0 мость сплава.

Ввод алюминия в количестве менее

8,93 вызывает появление в структуре отливок графитной составляющей, резко

45 снижающей износостойкость сплава в условиях абразивного изнашивания. При содержании алюминия более 11,883 наблюдается охрупчивание сплава в связи с предельным легированием матрицы

60 алюминием.

ДЬя измельчения зерна и соответственно повышения пластичности вводят добавки ванадия в яоличестве 0,1"0,53..

При меньшем содержании ванадия.влия.ние его на указанные параметры незна- э чительно. Увеличение же количества ванадия более 0,53 нецелесообразно, так как не способствует дальнейшему повышению пластичности и экономичес-, ки невыгодно. Введение кальция оказы" вает рафинирующее и модифицирующее действие, повышает однородность структуры. Пределы легирования кальцием взяты из условия эффективности влияния его на структуру сплава и свойства.

Заливку производят в земляные фор" мы. Отливают опытные образцы для испы. таний в условиях абразивного иэнашива= ния, определения степени обрабатывае." мости, определения ударной вязкости сплавов. Для испытаний стойкости в условиях абразивной эрозии отливают детали дробеметов. Испытания абразивной стойкости опытных материалов про" водят на машине ЙИ-1М ари нагрузке

P = 5,8 х 10 1 н/ь | и скорости

= 0,27 м/с на пути 5 = 4000 м.

В табл. 1 приведен химический состав опытных сплавов °

В табл. 2 приведены свойства опытных сплавов.

Как показывают данные табл. 2, увеличение содержания марганца при одновременном вводе ванадия и кальция позволяет более чем в 2 раза повысить ударную вязкость литого сплава и в 5 раэ обрабатываемость. При этом срок службы деталей в условиях абразивной эрозии практически не изменяется. Хорошая обрабатываемость предлагаемого сплава позволяет использовать его для деталей сложной конфигурации, требующих обработки резанием, шлифовки и др. Это значительно расширяет область применения материала. Повышение пластичности сплава позволяет использовать его в условиях незначительных ударных нагрузок, что невозможно для известного сплава. В дробеметных аппаратах новый сплав может быть использован для изготовления воронок, подающих патрубков, брони, кожухов, дробеметных лопаток раз" личной конфигурации, требующих механической обработки (крепление типа

"ласточкин хвост", расточка отверстий под крепежные детали, обработка посадочных мест и т.д. .

Использование предлагаемого сплава вместо стали 110Г1ЗЛ для изготовления

;дробеметных лопаток с креплением типа "ласточкин хвост" для дробеметных установок фирмы нГутман" позволяет

5 986956 6

Иэ о повысить срок их службы в 10-15 раэ. Зкономический эФФект от внед е и от внедрения эготовление таких лопаток из извест", предлагаемого сплава составляет ного материала практически невозможно. 10800 р.

Т а б л и ц а 1

Содержание элементов, 3

Са Fe

Ип Ag

1,41 1,02 13 5 12,08

Остальное

1,40 0,94 25,06 8,90 0,28 0,01

2,22 0,30 20,30 11,88 0,1 О, 04

1 90 1 51 22 37 9 8

0 5 0,10 Табл и ц а.2

Износостойкость

Длительност работы попа ток, ч

Характеристики обрабатываемости

Плавка

Ударная вязкость кг см/

/см

Скорость резанья

ЮЮ Ю

Литейная Основн " корка металл=

Глубина реэанья

Приведенный износ г/км "см

Литейная Основной корка металл

0,1

0;8

0,1

0,1

190

2,0

0 1 . 0 1

0,1 0,1

130

150

Марганец

Алюминий

Ванадий

Кальций

Железо

Формула изобретения

20,3-25,06

8,9-11,88

0,1""0,5

0,01"0,1

Остальное

1, 4-2, 22

0 3"1 51

ВНИИПИ Заказ 102?5/4 Тираж 625 Подписное

Филиал flllll "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,.4

0,о780 350-38о

0,0800 320-350

0,0770 340-370

0,0775 330"360

Чугун, содЬржаций углерод, кремний, марганец, алюминий и железо, о т л и ч а ю щ и " с я тем, что,. с це- з лью повышения ударной вязкости и улучшения обрабатываемости, он дополнительно содержит ванадий и кальций при следящем соотношении коьпонентов, вес.Ф:

SO

Углерод

Кремний

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент СВА М 3111405, кл. 74-124, 1977.

2. Авторское свидетельство СССР

l1 768846, . с 22 с 37/оа, 1.98о..