RU2039841C1 - Износостойкий чугун - Google Patents
Износостойкий чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2039841C1 RU2039841C1 SU5028865A RU2039841C1 RU 2039841 C1 RU2039841 C1 RU 2039841C1 SU 5028865 A SU5028865 A SU 5028865A RU 2039841 C1 RU2039841 C1 RU 2039841C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- cast iron
- carbides
- iron
- niobium
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области металлургии, в частности, к износостойким чугунам для работы в условиях ударно-абразивного износа. Износостойкий чугун, содержащий углерод, марганец, кремний и железо и дополнительно легированный ниобием, медью, кальцием и церием при следующем соотношении компонентов, мас. C 3,1 4,5, Mn 4 8, Si 0,5 1, Nb 2 5, Cu 1 2, Ca 0,01 0,05, Ce 0,01 0,05, Fe остальное. В литом и термообработанном состоянии имеет преимущественно аустенитную металлическую основу и карбиды типов (Fe, Mn)3C и NbC. Повышение ударно-абразивной износостойкости достигается получением очень твердых карбидов ниобия, преимущественно сферической формы, располагающихся в метастабильной аустенитной матрице. В процессе изнашивания аустенит претерпевает в поверхностном слое деталей превращение в мартенсит, сопровождающееся выделением избыточных дисперсных карбидов, что вызывает дополнительное повышение износостойкости. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к износостойким чугунам для работы в условиях ударно-абразивного износа.
Известен износостойкий чугун [1] содержащий, мас. Углерод 3,5-6,0 Марганец 3,0-6,0 Хром 2,0-4,0 Кремний 1,5-2,5 Бор 0,1-0,2 Церий 0,01-0,02 Железо остальное
Недостаток известного чугуна низкая ударно-абразивная износостойкость.
Недостаток известного чугуна низкая ударно-абразивная износостойкость.
Известен износостойкий чугун [2] содержащий, мас. Углерод 5,0-6,0 Кремний 1,5-2,5 Марганец 3,0-6,0 Молибден 0,3-0,5 Хром 3,0-5,0 Церий 0,02-0,05 Железо остальное
Недостаток известного чугуна низкая износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания в дроби.
Недостаток известного чугуна низкая износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания в дроби.
Наиболее близким по составу и технической сущности к заявляемому является чугун [3] содержащий, мас. Углерод 3,5-4,0 Кремний 2,0-3,0 Марганец 6,0-9,0 Хром 0,1-0,2 Ванадий 0,5-2,5 Алюминий 0,8-1,0 Железо остальное
Недостаток известного чугуна невысокая износостойкость в условиях ударно-абразивного износа в дроби.
Недостаток известного чугуна невысокая износостойкость в условиях ударно-абразивного износа в дроби.
Цель изобретения повышение ударно-абразивной износостойкости чугуна.
Эта цель достигается тем, что износостойкий чугун, содержащий углерод, марганец, кремний и железо, дополнительно содержит ниобий, медь, кальций и церий при следующем соотношении компонентов, мас. Углерод 3,1-4,5 Марганец 4,0-8,0 Кремний 0,5-1,0 Ниобий 2-5 Медь 1-2 Кальций 0,01-0,05 Церий 0,01-0,05 Железо остальное
Предлагаемый чугун в литом и термообработанном состоянии имеет преимущественно аустенитную металлическую основу и карбиды типов (Fe, Mn)3C и NbC. Повышение ударно-абразивной износостойкости достигается получением очень твердых карбидов ниобия преимущественно сферической формы, располагающихся в метастабильной аустенитной матрице. В процессе изнашивания аустенит претерпевает в поверхностном слое деталей превращение в мартенсит, сопровождающееся выделением избыточных дисперсных карбидов, что вызывает дополнительное повышение износостойкости.
Предлагаемый чугун в литом и термообработанном состоянии имеет преимущественно аустенитную металлическую основу и карбиды типов (Fe, Mn)3C и NbC. Повышение ударно-абразивной износостойкости достигается получением очень твердых карбидов ниобия преимущественно сферической формы, располагающихся в метастабильной аустенитной матрице. В процессе изнашивания аустенит претерпевает в поверхностном слое деталей превращение в мартенсит, сопровождающееся выделением избыточных дисперсных карбидов, что вызывает дополнительное повышение износостойкости.
Анализ известных составов чугунов показал, что содержание некоторых введенных в состав заявляемого чугуна элементов известно, например углерода, кремния, марганца. Однако применение этих концентраций указанных компонентов в известных чугунах не обеспечивает последним такие свойства, которые они проявляют в совокупности с новыми компонентами (Nb, Cu, Ca, Ce) в заявляемом техническом решении, а именно повышение ударно-абразивной износостойкости. Таким образом, предложенная совокупность ингредиентов придает изобретению новое качество.
При содержании в чугуне менее 3,1 углерода износостойкость чугуна снижается вследствие уменьшения количества карбидов. При содержании более 4,5 углерода износостойкость и вязкость падают в результате появления в структуре крупных заэвтектических карбидов, охрупчивающих чугун.
При концентрации марганца менее 4 в структуре увеличивается доля мартенсита и уменьшается количество аустенита, в связи с чем снижаются вязкость и износостойкость чугуна. Содержание более 8 марганца вызывает чрезмерную стабилизацию аустенита, что снижает эффект поверхностного самоупрочнения при изнашивании и уменьшает износостойкость сплава.
При содержании кремния ниже 0,5 уменьшается жидкотекучесть сплава, а увеличение его концентрации более 1 вызывает опасность частичной графитизации, что уменьшает износостойкость чугуна.
Уменьшение содержания ниобия ниже 2 значительно уменьшает долю карбидов повышенной твердости NbC, что вызывает падение износостойкости. Увеличение концентрации ниобия более 5 нецелесообразно, т.к. это не приводит к заметному росту износостойкости, однако существенно удорожает чугун.
Медь способствует стабилизации аустенита и повышает вязкость и прочность чугуна. Ее содержание менее 1 малоэффективно, а увеличение концентрации более 2 способствует графитизации и охрупчиванию сплава, что снижает его износостойкость.
Кальций и церий вводятся для уменьшения концентрации вредных примесей по границам зерен, улучшения механических и литейных свойств. Введение кальция в количествах меньших 0,01 заметного эффекта не дает, а добавки его более 0,05 вызывают удорожание чугуна.
Концентрации церия менее 0,1 малоэффективны, и более высокое содержание его чем 0,05 нецелесообразно, т.к. заметного улучшения износостойкости уже не происходит, однако это удорожает чугун.
Таким образом, заявляемая совокупность и концентрации легирующих элементов позволяют повысить ударно-абразивную износостойкость чугуна.
Экспериментальные составы чугунов были выплавлены в лабораторных условиях Мариупольского металлургического института. Выплавка осуществлялась в индукционной печи средней частоты ДСП 006 с кислой кварцитовой футеровкой тигля. Металл нагревали до 1450-1500оС, а разливка производилась при температуре 1380-1440оС в просушенные и прогретые песчано-глинистые формы. Отливки образцов подвергались нормализации при температуре 900-1000оС и отпуску при 200-250оС в течение 2 ч.
Испытания чугунов предложенных составов на ударно-абразивное изнашивание проводились на специальной установке, имитирующей работу быстроизнашивающихся деталей дробеметов. Принцип ее действия основан на ударно-абразивном изнашивании испытуемых образцов в абразивной среде металлической дроби, испытываемой в дробеметных аппаратах с размером дробинок 0,15-3 мм. Образцы закреплялись на рабочем валу, расположенном вертикально, навинченном на вал электродвигателя, развивающего 2850 об/мин. Вал с образцами помещался в стакан с дробью и обеспечивал вращение образцов в горизонтальной плоскости. В процессе работы установки дробь оказывала ударно-абразивное воздействие на образцы, оттеснялась к периферии, рикошетила и вновь вовлекалась образцами в процесс изнашивания. За эталон был принят серый чугун СЧ18, твердость ≈ HRC 15. Относительную износостойкость определяли как отношение потери веса испытуемых образцов за 100 мин изнашивания.
Химический состав и свойства чугунов приведены в таблице. Сравнение свойств чугунов показывает, что заявляемый чугун оптимального состава (плавка III) обладает ≈ в 2,5 раза большей ударно-абразивной износостойкостью в среде дроби по сравнению с чугуном, взятым за прототип.
Эффективность заявляемого технического решения заключается в экономии металла и снижении затрат на ремонт за счет повышения долговечности деталей дробеметов, изготавливаемых из чугуна предложенного состава.
Claims (1)
- ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, марганец, кремний и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ниобий, медь, кальций и церий при следующем соотношении компонентов, мас.Углерод 3,1 4,5
Марганец 4 8
Кремний 0,5 1,0
Ниобий 2 5
Медь 1 2
Кальций 0,01 0,05
Церий 0,01 0,05
Железо Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5028865 RU2039841C1 (ru) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Износостойкий чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5028865 RU2039841C1 (ru) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Износостойкий чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2039841C1 true RU2039841C1 (ru) | 1995-07-20 |
Family
ID=21597657
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5028865 RU2039841C1 (ru) | 1992-02-24 | 1992-02-24 | Износостойкий чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2039841C1 (ru) |
-
1992
- 1992-02-24 RU SU5028865 patent/RU2039841C1/ru active
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 358403, кл. C 22C 37/00, 1972. * |
2. Авторское свидетельство СССР N 267920, кл. C 22C 37/00, 1970. * |
3. Авторское свидетельство СССР N 460321, кл. C 22C 37/00, 1975. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2384641C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
US4548643A (en) | Corrosion resistant gray cast iron graphite flake alloys | |
RU2039841C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2011693C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2055930C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2039840C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2040576C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2102517C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2030478C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
SU779428A1 (ru) | Белый износостойкий чугун | |
RU2147045C1 (ru) | Половинчатый чугун | |
SU1742348A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
SU1068529A1 (ru) | Износостойкий чугун | |
SU1663042A1 (ru) | Чугун | |
SU1440948A1 (ru) | Чугун дл прокатных валков | |
RU2219275C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
SU1341234A1 (ru) | Износостойкий чугун | |
SU633919A1 (ru) | Чугун | |
SU1090749A1 (ru) | Чугун | |
SU1752819A1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
CN1055562A (zh) | 耐磨铸铁 | |
RU2147044C1 (ru) | Литой твердый сплав | |
SU885323A1 (ru) | Чугун с шаровидным графитом | |
SU1090751A1 (ru) | Чугун |