SU1435647A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии, в частности, к производству износостойких высокохромистых чугунов. Целью изобретени   вл етс  улучшение обрабатьшаемости резанием и повышение механических свойств сплава. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,0-3,2; кремний 0,4- 0;8; марганец 1,2-3,5; хром.14-32; никель 0,1-1,0; алюминий 0,002- 0,07; кальций 0,03-0,1; висмут 0,001- 0,03; железо остальное. Использование Предложенного чугуна в улучшенными механическими и технологическими характеристиками позвол ет расширить сферу его применени  и использовать дл  отливки заготовок деталей, нуждающихс  в механической обработке.. 1 табл.

Description

w

с

4

00

сл

Изобретение относитс  к металлургии , а именно к производству износо- cToiikHX высокохромистых чугунов,

Цель изобретени  - улучшение обра батываемости резанием и повышение механических свойств сплава.

Предлагаемый износостойкий чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, кальций, висмут и железо, при следующем coof ношении компонентов, мас.%:

Углерод Кремний Марганец

XpON

Никель

Алюминий

Кальций

Висмут

Железо

2,0-3,2

0,4-0,8

1,2-3,5 14-32

0,1-1,0 0,002-0,07 0,03-0,1 0,01-0,03 Остальное Дополнительное введение поверхност но-активного элемента висмута замедл - ет начальный рост блоков эвтектики, что вызьюает увеличение переохлажде- ни  расплава и облегчает про вление подложек, которые не станов тс  цент рами кристаллизации при. меньших переохлаждени х . Совместное микролегиро- вайие химически активными элементами (Са, А1) и поверхностно-активным (Bi способствует зарождению блоков в рас лаве перед фронтом.ледебурита к зоне концентрационного переохлаждени  и прекращен1-по направленного роста эв тектики,T.Bi транскристаллизации. Ликвидаци  транскристаллизации спо собствует улучшению обрабатываемости резанием.

Выбор соотношени  компонентов сплава обусловлен след:,тащим.

При содержании угле1Х)да менее 2,6% в структуре снижаетс  количеств карбидов, что пр мо св зано со снижением износостойкости. Кроме того, при малом содержании углерода структура высокохромистого чу:гуна состоит в основном из в зкого аустенита, что сопровождаетс  ухудшением обрабатываемости . При содержании углерода свьш1е 3,2% в структуре наблюдаетс  не более 8-10% аустенита, что приводит к снижению ударной в зкости до 6,3 Цк/см , Кроме того, рост количества комплексных карбидов ухудшает обрабатываемость.

Кремний - нежелательный элемент в высокохромистом чугуне (ВХЧ), Технологически трудно получить ВХЧ с со

держанием кремни  менее 0,4%, так как исходный низкокремнистый передельный чугун содержит до 0,3% кремни . Кроме того, за счет восстановлени  кремни  из футеровки печи его содержание в металле доходит до 0,4%. При содержании кремни  вьше 0,8% резко снижаютс  предел прочности на раст жение (до 46 кгс/мм) и прочность на изгиб (до 86 .кгс/мм ) ,

.Нижние пределы содержани  висмута , алюмини  и кальци  (соответственно 0,01, 0,002 и 0,03%) обусловлены по влением заметного положительного эффекта. Верхние пределы этих элементов обусловлены ликвидацией транскристаллизации , что св зано с улучшением обрабатьшаемости при одновременном повышении механических свойств высокохромистого чугуна.

Пример. Дл  выплавки высокохромистого чугуна примен ют известную технологию. Исходные материалы: чушковый чугун, феррохром, ферромарганец , гранулированный никель. Предлагаемый чугун вьтла л ют в индукционной печи с кислой футеровкой, В печь последовательно загружают феррохром , чугун и никель. После расплавлени  указанных материалов и доводки температуры металла до в печь загружают ферромарганец. При 1450 С в чугун добавл ют алюминий, силикокальций и.висмут (с учетом усвоени  соответственно 30, 15 и 50%), вьшускают в ковш и разливаю.т по формам . Аналогично вьшлавл ют чугун известного состава.

Дл  сравнени  характеристик известного и предлагаемого сплава отливают стандартные образцы дл  определени  ударной в зкости, стандартные образцы (4 30 мм на изгиб (jj), стандартные образцы дл  определени  прочности на разрьш (6g) и образцы 12 мм и длиной 55мм дл  испытаний на износ, Кроме того, отливают образцы массой 40 г дл  определени  жидкотеку- чести -методом вакуумного всасывани . Плавку осуществл ют в индукционной печи с кислой футеровкой емкостью 150 к.

Прочность определ ют на машине Р50, ударную в зкость - на копрк МК5, жидкотекучесть - методом вакуумного всасывани  при 1500°С в трубочки (и 2,5 мм. Дл  определени  относи

тельной износостойкости образцы i 12 укл устанавли ают в гнезда корпуса шлифовального станка, расположенные на одинаковом удалении от оси его вращени , и привод т в движение диск с наклеенной наждачной бумагой. Потер  массы через 60 с испытаний положена в основу при оценке износостойкости . За единицу берут износ закаленной стали 45.

Образцы i 30 мм- после определени  прочности на изгиб обтачивают по наружной поверхности до 26 мм и в случае отсутстви  дефектов используют дл  определени  обрабатьгеаемости резанием. В качестве критени  обра- батьшаемости выбирают путь (L5, пройденный резцом при скорости резани  30,3 м/мин; величине подачи S 0,11 мм/об, и гл гбине резани  f 1,5 мм до образовани  ленточки шириной 2 мм на главной задней поверхности .

Химический состав сплавов и резул тат их испытаний приведень в таблице t Вли ние комплексного микролегировани  кальцйм, алюминием и висмутом на приведенные параметры качества и ширину зоны равноосных кристаллов (d) также приведено в таблице,

Из таблицы видно, что оптимальное микролегирование обеспечивает устранение транскристаллизации (зона d расшир етс ), заметное повышение ударной в зкости (КС), прочности на изгиб, (бц) раст жение (6р), улучшает жидкотекучесть (1) и обрабатьша- емость резанием (L). Таким образом, дополнительное микролегирование алюминием , кальцием и висмутом способ

0

5

0

ствует улучшению комплекса свойств отливок из высокохромистого чугуна по сравнению с известным и позвол ет существенно повысить стойкость инстг. румента. Из данных таблицы видно также оптимальное количество компонентов чугуна.

Улучшение механических и технологических характеристик и особенно обрабатьшаемости резанием позвол ет расширить сферу применени  высокохромистых чугунов, которые могут быть использованы дл  отливки заготовок деталей, нуждающихс  в мехаиц- ческой обработке (гильзы двигателей внутреннего сгорани , гильзы раство- ронасосов, сопла, форсунки распьшива- ющих агрегатов и т.д.).

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и келе ф, отличающийс  тем, что, с целью улучшени  обрабатьшаемости резанием и повышени  механических свойств, он дополнительно содержит алюминий,

   кальций и висмут при следующе соотношении компонентов, мас.%:

   5

   0

   Углерод

   Кремнир

   Марганец

   Хром

   Никель

   Алюминий

   Кальций

   Висмут

   Железо

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

   14-32 0,1-1,0 0,002-0,07 0,03-0,1 0,01-0,03 Остальное