RU1803461C - Износостойкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение предназначено дл  получени  профильных заготовок с однородной структурой. Износостойкий чугун содержит, мас.%: углерод 3,6-4,0; кремний 1,2-2,6: марганец 0,3-0,8: хром 0,02-0,07; титан 0,15-0,5: ванадий 0,05-0.15; никель 0,07- 0,25; алюминий 0,05-0,25, медь 0,35-0,85: бор 0,05-0,25; кальций 0,03-0,07; редкоземельные металлы 0,02-0,08, ниобий 0,02- 0,35; магний 0,03-0,07; железо - остальное. Чугун обладает повышенной термостойкостью, высокими технологическими и эксплуатационными свойствами. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к из,ысканию серных износостойких чугунов, примен емых дл  изготовлени  профильных заготовок с однород- ной структурой методами непрерывного лить .

Цель изобретени  - повышение износостойкости и эксплуатационных свойств.

Износостойкий чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, хром, титан, ванадий , алюминий, редкоземельные металлы, кальций, медь и железо, дополнительно содержит карбиды бора , ниобий, никель и азот при следующем соотношении компонентов , мас.%:

Углерод3,6-4,0 Кремний 1,2-2,6 Марганец 0,3-0,8 Хром 0,2-0,7 Титан 0,15-0,5 Ванадий 0,05-0,15 Алюминий 0,05-0,25 Медь 0,35-0,85 Бор 0,05-0,25

Кальций

Никель

Редкоземельные

металлы

Ниобий

Магний

Железо

. 0,03-0,07 0,07-0,25

0,02-0.08 0,02-0,35 0,03-0,07 Остальное

ч1

1

Введение в известный чугун бора в пределах 0,05-0,25 мас.% обеспечивает повышение дисперсной структуры, степени перлитизации металлической основы отливок , улучшение однородности структуры, ударостойкости, теплостойкости и твердости , что приводит к повышению стабильности механических свойств. Содержание бора выше верхнего предела нецелесообразно , так как в этом случае; в св зи с малой их растворимостью увеличиваетс  их ликваци  в аустенит коагул ции, что снижает однородность структуры и динамическую прочность чугуна. Введение в чугун бора в количестве ниже нижнего предела не обеспечивает получение желаемых преимуществ по однородности структуОО

о

со

4

о

ры, износостойкости, телостойкости и служебных свойств.

Введение в чугун ниоби  обусловлено тем, что он упрочн ет матрицу и измельчают литое зерно в центральной зоне слитка, из- мельчает графит, измен   его форму, структуру металлической основы в отливках, повышает теплостойкость, стабильность микротвердости, динамической прочности и других физико-механических свойств.

Введение в чугун ниоби  в количестве менее 0,02 мас.% существенного вли ни  на повышение стабильности микротвердости , теплостойкости и физико-механических свойств не оказывает, а содержание ниоби  выше 0,35 мас.% нецелесообразно, так как в этом случае значительно возрастает длительность плавки чугуна и усложн етс  технологи  внепечной обработки, снижаетс  удароустойчивость, однородность структу- ры и свойств.

Магний в износостойкий чугун в количестве 0,03-0,07 мас.% введен как эффективный модифицирующий компонент, обеспечивающий повышение однородности структуры, сфероидизацию графита, тепло- прочность, мйкротвердость термическую стойкость. При содержании магни  менее 0,03 мас.% не обеспечиваетс  существенное повышение микротвердости и ее стабильно- сти по сечению непрерывнолитых слитков, заметное повышение технических свойств и стойкости чугуна. Увеличение концентрации магни  более 0,27 мае. % снижает однородность структуры, ударную в зкость стабильность механических свойств.

Никель в заданных пределах от 0,07 до 0,25 мас.% способствует повышению пластических свойств, измельчению и стабилизации структуры, что обеспечивает повыше- ние.стабильности микротвердости и термической стойкости. При содержании никел  ниже 0,07 мас.% стабильности структуры, микротвердости и термической стойкости не достигаетс , а при увеличении его содер- жани  более 0,25 мас.% снижаетс  удароустойчивость и микротвердость.

Введение в состав чугуна бора, ниоби , никел  и азота в заданных пределах обеспечивает получение в отливках более однород- ной структуры, стабильной микротвердости, комплекс новых свойств, сочетающих в себе высокие значени  эксплуатационных свойств, динамической прочности, износостойкости и термической стойкости.

Чугун выплавл ют в индукционных печах . Дл  микролегировани  чугуна использовали ферросплавы. Модифицирование чугуна РЗМ, магнием,ферробором и алюминием производитс  в литейных ковшах при выпуске чугуна из печи.

Химический состав исследованных чугу- нов приведет в табл.1; механические свойства и термическа  стойкость - в табл.2.

Угар РМЗ составл ет 26-32%, карбидов бора 14-18%. Усвоение ниоби , присажива- .емого в печь, составл ет 76-80%, никел  89-93%, магни  из лигатуры 47-51 %.

Температура металла перед выпуском из электропечи дл  модифицировани  в ковш емкостью 2 тонны составл ла 1480- 1500°С, а температура чугунов при заливке расплава в кристаллизатор установки дл  непрерывного лить - 1410-1430°С. На установках УНГЛ-2 выт гивают круглые заготовки диаметром 30 и 120 мм. Механические свойства и термостойкость чугунов определ етс  на образцах, вырезанных из профилей диаметром 30 мм. Микротвердость металлической основы определ ют на микротвердомере ПМТ-3 на образцах, вырезанных из заготовок диаметром 30 и 120мм.

Содержание основных компонентов (углерод 3,6-4,0 мае, %, кремний 1,2-2,6 мас.% и марганец 0,3-0,8 мас.%) определены из практики производства износостойких и термостойких чугунов с повышенной микротвердостью матрицы и со стабильной структурой. При концентрации углерода до 3,6 мас.%, кремни  до 1,2 мас,% и марганца более 0,8 мас.% увеличиваетс  количество цементита в структуре, снижает ее стабильность и термическа  стойкость. При содержании углерода более 4,0 мас.%, кремни  более 2,6 мас.%, и марганца менее 0,3 мас.% увеличиваетс  ликвации, загр зненность чугуна неметаллическими включени ми, снижаетс  стабильность структуры, микротвердость по сечению заготовок, служебные свойства.

Содержание микролегирующих добавок (хром 0,02-0,07 мас.% титан 0,15-0,5 , медь 0,35-0,85, ванадий 0,05-0,15, РЭМ 0,02-0,08, алюминий 0,05-0,25 мас.%) определены экспериментально и ограничены пределами, обеспечивающими однородную структуру и оптимальные прочностные и пластические свойства, стабильную микротвердость и повышение теплостойкости и износостойкости. При более низком их содержании прочностные и фрикционные свойства недостаточны, а при увеличении их концентрации выше верхних пределов снижаетс  удароустойчивость, динамическа  стойкость в стабильность структуры, что приводит к снижению микротвердости и других свойств и их стабильности. Верхние пределы концентрации отбеливающих элементов (хрома, ванади , РЭМ) снижены, а графитизирующих - повышены.

Магний и кальций введены как эффективные модификаторы, очищающие границы зерен от неметаллических включений и повышающий стабильность структуры и микротвердости, оказывает сфероидизиру- ющее вли ние.

Верхний предел концентрации кальци  ограничен его растворимостью в перлите, а при концентрации его 0,03 мас.% модифицирующий эффект недостаточен.

Как видно из таблицы 2, предложенный износостойкий чугун обладает однородными и стабильными значени ми микротвердости и износостойкости, чем базовый износостойкий чугун,

Термическую стойкость определ ют в услови х термоциклировани  в интервале температур 20-900°С.

Технологические свойства определ ют на стандартных технологических пробах. Эррозийную стойкость определ ют на струеударной испытательной установке с использованием в качестве эталона стали 45 л после закалки ее с 840°С в воду и отпуска при200°С.

0

Claims (1)

1. Формула изобретени  Износостойкий чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, хром, ванадий, титан, алюминий, редкоземельные металлы , кальций, медь и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  термостойкости, технологических и эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит бор, ниобий, никель и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%;

   15

   20

   25

   Таблица 1

   Таблица 2