SU1355639A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к изысканию низколегированных износостойких чугунов дл  цилиндрических трубных и других заготовок. Целью изобретени   вл етс  повьшение стабильности микротвер-, дости и гидроабразивной износостойкости . Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,4-3,3; кремний 0,2- 1,0; марганец 0,8-2,6; хром 15,7- 27,0; молибден 0,2-0,6; ванадий 0,8- 2,5; никель 0,5-1,0; медь 0,22-1,4; цинк 0,02-0,1; бориды редкоземельных металлов 0,05-0,2; нитриды бора 0,03- 0,1; железо осталь ное. Предложенный чугун обладает высокой эксплуатационной стойкостью в услови х гидроабразивного изнашивани , что достигаетс  за счет получени  мелкодисперсной мартенситно-аустенитной матрицы с комплексными карбидами. 2 табл. а (Л со СП СП О5 со со

Description

Изобретение относитс  к металлургии , конкретнее к изысканию низколегированных износостойких чугунов дл  цилиндрическихJ трубных и других заготовок , используемых в химическом машиностроении.

Целью изобретени   вл етс  повышение стабильности микротвердости и гироабразивной износострйкости.

. Предлагаемый чугун содержит углерод , кремний, марганец, хром молибден , ванадий, никель, медь, бориды РЗМ, цинк и нитриды бора и железо приследующем соотношении компонентов , мас,%:

Углерод Кремний Хром

Марганец Молибден Ванадий Никель Медь Цинк

Бориды РЗМ Нитриды бора Железо

2,4-3,3 0,2-1,0 15,7-27,0 0,8-2,6 0,2-0,6 0,8-2,5 0,5-1,0 0,22-1,4 0,02-0, 1 0,05-0,2 0,03-0,1 Остальное

Дополнительное введение меди в количестве 0,22-1,4 мас.% микролеги- рует и упрочн ет металлическую основу , измельчает структуру, уменьшает ее охрупчивание, блокирует дефекты кристаллической структуры, снижает ликвацию, повышает микротвердость карбидов и стабильность и однородность структуры и механических свойств что обеспечивает повышение стабильности гидроабразивной износостойкости , прочности и других механических и служебных свойств в отливках. При концентрации меди до 0,22 мас.% микролегирующий эффект про вл етс  слабо , существенного .упрочнени  металлической основы не достигаетс  и стабильность твердости, износостойкости и служебных свойств в отливках низка . При концентрации меди более 1,4 мас.% снижаютс  пластические свойства, прокаливаемость и стабильность механических свойств чугуна в отливках, увеличиваетс  количество неметаллических включений по границам зерен, увеличиваетс  ликваци  и снижаетс  стабильность свойств.

Введение цинка в количестве 0,02 0,1 мас.% повьшает твердость, измелчает структуру, повышает трещиносто кость и износостойкость матрицы, пркаливаемость , микротвердость карбидов и матрицы, ее стабильность в отливках , что обеспечивает снижение гидроабразивного износа и.повышение стабильности механических свойств. Содержание цинка прин то от концентрации (0,02 мас.%), с которой отмечаетс  повышение твердости и износо- стойкости в отливках, и ограничено концентрацией 0,1 мас.%, выше которой отмечаетс  снижение динамической прочности и стабильности структуры и свойств чугуна.

Содержание основных компонентов (углерод 2,4-3,3, кремний 0,2-1,0 и марганец 0,8-2,6 мас.%) определено исход  из практики производства белых износостойких чугунов дл  износостойких литых деталей. При снижении содержани  углерода менее 2,4 и кремни  ниже 0,2 мас.% и повьшении концентрации марганца более 2,6 мас.% снижаютс  литейные свойства, трещиностойкость , увеличиваетс  ликваци  и снижаетс  стабильность структуры и свойств, а при концентрации углерода более 3,3, кремни  более 1,0 и марганца менее 0,8 мас.% структура в отливках становитс  грубой, снижаютс  микротвердость карбидов и матрицы, их износостойкость и стабильность механических свойств в отлцдках.

5

0

5

0

5

Микролегирование чугуна 0,05 - 0,2 мас.% боридов РЗМ обусловлено упрочн юш11м их вли нием на матрицу, измельчением и изменением морфологии карбидов и повышением микротвердости матрицы. При увеличении боридов РЗМ более 0,2 мас.% снижаютс  трещино- стойкость и износостойкость, а при концентрации до 0,05 мас.% отмечаетс  недостаточна - микротвердость матрицы , низкие пластические свойства и удароустойчивость.

Содержание легирующих добавок (хром 15,7-27, никель 0,5-1,0, молибден 0,2-0,6, ванадий 0,8-2,5 мас.%) определено экспериментально и ограничено пределами, 1шке которых микротвердость карбидов и матрицы, прочностные свойства, глубина прокалива- емости и износостойкость недостаточны , а выше которых снижаетс  стабильность структуры, увеличиваетс  количество крупных карбидов, снижаютс  динамическа  прочность и другие свойства в отливках.

31

Нитриды бора (0,03-0,1 мае.%),имеющие высокую прочность и твердость,  вл ютс  эффективными модифицирующими добавками, сохран ющими твердость при отпуске, измельчающими структуру и повышающими твердость и микротвердость чугуна, механические свойства, прокаливаемость, износостойкость.При концентрации их до 0,03 мас,% модифи- цирующий эффект про вл етс  слабо, а при концентрации их более 0,1 ма°с.% они полностью не раствор ютс  в матрице , повышаетс  концентраци  неметаллических включений, их графитизи- рующее вли ние и неоднородность структуры , что приводит к снижению износостойкости , трещиностойкости и механических свойств чугуна в отливках.

Как видно из данных табл. 2, пред- лагаемьй чугун обладает более стабильной стойкостью и однородной структурой в сравнении с базовым чугуном. 15 Высока  эксплуатационна  стойкость в .услови х гидроабразивного изнашивани  достигаетс  за счет получени  мелкодисперсной мартенситно-аустенит- ной матрицы с комплексными карбидами.

Пример. Опытные плавки чугуна Q Оптимальные значени  твердости, изно- проведены в индукционной печи с ис- состойкости и механических свойств в

литых издели х достигаютс  при нормализации с температуры 970-1050°С.

пользованием литейных чугунов марки

ЛК-4 и ЛК-5, передельных чугунов М2

Claims (1)

1. и пЛ-1, лома чугунного 17 А, силикомарганца СМН-17, стального лома, бри- 25 Формула изобретени 

   кетов боридов РЗМ, азотированного фер- Износостойкий чугун, содержащий

   робора, феррохрома, феррованади , ферросилици  и других ферросплавов. Чугун перегревали до 1550-1570°С и выпускали при 1500-1520 0 в литейные ковши с цинком, медью, брикетами боридов РЗМ, нитридов бора и другими микролегирующими и модифицирующими добавками. Из чугунов отливали циуглерод , кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель и железо, отличающийс  тем, что, 30 с целью повьппени  стабильности микротвердости и гидроабразивной износостойкости , он дополнительно содержит медь, цинк, бориды редкоземельных металлов и нитриды бора при следующем линдрические образцы диаметром 30мм, соотношении компонентов, мас.%:

   технологические ступенчатые пробы с максимальной толщиной 500 мм и отливки заготовок в металлические формы и отливки деталей насосов. Усвоение меди составило, %: 68-75; цинка 59- 6А; боридов РЗМ 82-89; нитридов бора 86-92%.

   В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок.

   Испытани  образцов и отливок провод т после закалки с 970-1050°С и отпуска при 560-580°С.

   40

   45

   Углерод Кремний Марганец Хром

   Молибден Ванадий Никель Медь Цинк

   Бориды редкоземельных металлов Нитриды бора Железо

   2,4-3,3 0,2-1,0 0,8-2,6 15,7-27,0 0,2-0,6 0,8-2,5 0,5-1,0 0,22-1,4 0,02-0,1

   0,05-0,2 0,03-0,1 Остальное

   В табл. 2 приведены данные о микротвердости , износостойкости, механических и эксплуатационных свойствах, полученных литьем в металлические формы.

   Микротвердость определ ли на приборе ПМТ-3, а трепшносторгкость - на технологической пробе ЛПИ им.М.И.Калинина .

   Как видно из данных табл. 2, пред- лагаемьй чугун обладает более стабильной стойкостью и однородной структурой в сравнении с базовым чугуном. Высока  эксплуатационна  стойкость в .услови х гидроабразивного изнашивани  достигаетс  за счет получени  мелкодисперсной мартенситно-аустенит- ной матрицы с комплексными карбидами.

   Оптимальные значени  твердости, изно- состойкости и механических свойств в

   углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель и железо, отличающийс  тем, что, 30 с целью повьппени  стабильности микротвердости и гидроабразивной износостойкости , он дополнительно содержит медь, цинк, бориды редкоземельных металлов и нитриды бора при следующе соотношении компонентов, мас.%:

   0

   5

   Углерод Кремний Марганец Хром

   Молибден Ванадий Никель Медь Цинк

   Бориды редкоземельных металлов Нитриды бора Железо

   2,4-3,3 0,2-1,0 0,8-2,6 15,7-27,0 0,2-0,6 0,8-2,5 0,5-1,0 0,22-1,4 0,02-0,1

   0,05-0,2 0,03-0,1 Остальное

   Предел прочности при изгибе, МПа ,

   Твердость, HRC

   Коэффициент износостойкости

   Микротвердость, МПа: карбидов матрицы

   960 1А05 1430 1470 60 67 67 68

   8,6 15,8

   15,9 16,0

   1020 1280 60 65

   8,7 13,4

   13780 18280 18430 18710 14080 16940 5020 5840 5900 5920 5180 5760

   Таблица 1

   1470 68

   16,0

   1020 1280 60 65

   8,7 13,4

   %

   -

   52,28,47,87,6

   100142146144

   14004160

   65889396

   4480 4610

   7,6

   144

   4610

   51,0 18,4 102 134

   1430 3880

   66

   77