SU1359329A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к изысканию новых составов белых чугунов, работающих в услови х абразивного износа, сопровождающегос  динамическими ударами . Целью изобретени   вл етс  по- вьшение динамической прочности при сохранении высокой твердости. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,2-2,7; кремний 0,8-2,1; марганец 3,5-4,5; хром 23-25; ванадий 0,2- 0,35; никель 0,8-1,3; молибден 0,1- 0,25; магний 0,01-0,04; железо остальное . Динамическа  прочность предложенного чугуна составл ет 170 - 180 кДж; HRC 57-60. 1 табл. (Л со СП со tsD CD

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке соста- в@в белых чугунов, работающих в услови х абразивного износа, сопровождаемого динамическими ударами.

Цель изобретени  - повьшение динамической прочности при сохранении высокой твердости.

Предложенный чугун содержит углерод , кремний, марганец, хром, ванадий , никель, молибден, магний и железо , при следующем соотношении компонентов , мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Никель

Молибден

Магний

2,2-2,7 0,8-2,1 3,5-4,5

23-25 0,2-0,35

0,8-1,3 0,1-0,25 0,01-0,04 Железо Остальное В предложенном чугуне существенно изменено содержание углерода, содер- жание марганца, хрома и дополнительно введен магний, что позвол ет повысить динамическую прочность п ри сохранении высокой твердости.

Пределы содержани  ингредиентов выбраны, исход  из следующего.

Углерод в предлагаемом интервале концентраций обеспечивает образование , определенного количества высоко- твердой структурной составл ющей в виде гексагональных карбидов хрома Cr, Fe , Ci

При содержании углерода ниже 2,2% снижаютс  технологические свойства чугуна и количество карбидов. При содержании углерода в сплаве выше 2,7% при отливке деталей в сухие пес чано-глинистые формы наблюдаетс  выделение хрупких заэвтектическик кар- 45 0,2% и вьшге. При содержании более

бидов ромбической формы, скижаютщх пластические и прочностн ые свойства и соответственно динамическую прочность .

Кремний в данном диапазоне концентраций способствует образованию эвтектики на базе карбида хрома Сг, FelyCj, а также используетс  дл  регулировани  степени эвтектич- ности сплава, котора  вли ет на его технологические свойства и микроструктуру . При содержании кремни  менее 0,8% при указанной концентрации углерода ухудшаютс  технологические

50

55

0,35% вли ние ванади  на измельчен структурных составл ющих и соответ венно увеличение прочностных свойс практически не наблюдаетс .

Легирование никелем в предлагае мом интервале концентраций совмест с марганцем стабилизирует аустенит ниже точки эвтектического превраще ни . Кроме того, он увеличивает ле рованность матрицы чугуна. При сод жании никел  менее 0,8% в микростр туре ; чугуна наблюдаетс  по влени продуктов эвтектического превращен что снижает динамическую прочность

5

0 5

О

5

0

свойства, а более 2,1% ухудшаютс  прочностные характеристики.чугуна.

Марганец в пределах 3,5-4,5% при содержании никел  0,8-1,3.% обеспечивает стабилизацию остаточного аусте- нита. Присадка марганца дает возможность снизить в чугуне содержание дефицитного и дорогосто щего никел . При присадке марганца менее 3,5% наблюдаетс  образование в чугуне продуктов эвтектического распада аусте- нита, что приводит к снижению динамической прочности.

В случае содержани  марганца более максимального, не наблюдаетс  значительных изменений в микроструктуре, а лишь приводит к падению механических свойств.

Хром в пределах 23-25% при наличии остальных компонентов сплава обеспечивает образование легированной хромом аустенитной матрицы повышенной микротвердости и.хромистокарбидной эвтектики на базе специальных карбидов хрома Сг, Pel 7 С. Наличие этой микроструктуры обеспечивает повышение динамической прочности по сравнению с известным чугуном при сохранении высокой твердости. При содержании хрома ниже 23% снижаетс  микротвёрдость чугуна, что приводит к падению абразивной стойкости сплава. Увеличение количества хрома более 25% не приводит к увеличению динамической прочности , но обусловливает веро тность образовани  кубического карбида хрома ,, присутствие которого из-за увеличени  неоднородности структуры приводит к падению механических свойств.

Ванадий в предлагаемом интервале  вл етс  модификатором, действие которого начинаетс  при содержании

0

5

0,35% вли ние ванади  на измельчение структурных составл ющих и соответственно увеличение прочностных свойств практически не наблюдаетс .

Легирование никелем в предлагаемом интервале концентраций совместно с марганцем стабилизирует аустенит ниже точки эвтектического превращени . Кроме того, он увеличивает леги- рованность матрицы чугуна. При содержании никел  менее 0,8% в микроструктуре ; чугуна наблюдаетс  по вление продуктов эвтектического превращени , что снижает динамическую прочность.

При увеличении никел  свьше 1,3% твердость чугуна падает незначительно , но Происходит удорожание сплава. Высока  стоимость никел  требует строгого обосновани  оптимального содержани  никел  в износостойких чугунах.

В таблице приведены химический состав и свойства чугунов.

Молибден начинает оказывать эффект 0 путем разрушени  отливок падающим

на улучшение прокаливаемости при содержании в сплаве свыше 0,1%. Более 0,25% его ввод нецелесообразен, так как это ведет к удорожанию сплава.

Магний в пределах 0,01-0,04%, рас-15 что динамическа  прочность предлагакисл   жидкий чугун, уменьшает расход легирующих элементов и ванади , а также значительно уменьшает количество образующихс  в расплаве окислов хрома (они в виде пленки ухудшают жидкотекучесть чугуна) и окислов железа, которые, располага сь по границам зерен, снижают прочностные и пластические свойства сплава.

Пример. Дл  получение чугуна предлагаемого состава приготовлены три смеси ингредиентов с содержанием элементов, вз тых на нижних, средних и верхних пределах (плавки 1-3 соответственно ) . Одновременно вьшлавл ли известный чугун с содержанием ингредиентов по среднему пределу плавки (плавка 4).

Чугуны выплавл ли по общеизвестной технологии в индукционной печи ИСТ- 0,06. В качестве шихтовых материалов исцользовали передельный чугун,стальной лом и ферросплавы. Дл  модифици

ровани  расплава магнием использовали кремний-магниевую лигатуру. Чугун выпускали из печи при 1410- 1430 С и заливали в сухие песчано-глинистые формы дл  получени  отливок (лопасти глиномешалок) массой 4,5 кГ.

Тверддсть чугуна по Роквеллу определ ли непосредственно на отливках по ГОСТу 9013-59, динамическую прочность

грузом массой 120 кг.с высоты 0,5 м.

Динамическую прочность оценивали по суммарной работе разрушени .

ПрЬведенные испытани  показали.

емого чугуна в 1,8-1,9 раза Bbmie, чем известного при сохранении высокой твердости.

Claims (1)

1. 20 Формула изобретени 

   Чугу , содержащий углерод, кремний , марганец, хром, ванадий, никель, молибден и железо, отличающийс  тем, что, с целью повьште- ни  динамической прочности при сохранении высокой твердости, он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   2,2-2,7 0,8-2,1 3,5-4,5

   23-25 0,2-0,35 0,8-1,3 0,1-0,25 0,01-0,04 Остальное