SU1446193A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  отливок, испытьюающих динамические нагрузки в услови х износа. Цель изобретени  - повышение динамической прочности и улучшение стойкости к абразивному износу. Новый чугун со- дepжиt, мае.,: С 2,3-2,7; Si 1,8-2,8; Мп 0,9-1,8; Ni 0,8-1,2; Си 0,3-2,1; Mg 0,03-0,08; V 4-6 и Fe остальное. Дополнительный ввод V в состав предложенного чугуна, а также изменение в нем соотношени  С, Си и Ni обеспечили повышение динамической прочности на 1,5-4,8% и повышение стойкости к абразивному износу в 2-2,3 раза. 1 табл. с to с/)

Description

:&

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  отливок, работающих в услови х интенсивного абразив кого износа, сопровождаемого воздействием динамических нйгрузок.

Цель изобретени  - повышение динамической прочности и улучшение стойкости к абразивному износу.

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предложен- ного состава обусловлен следующим. Углерод в за вл емом интервале концентраций обеспечивает образова- вне определенного количества высокотвердой структурной составл ющей в виде карбидов ванади  (VC)„ При содержании углерода ниже 2,3 мас,% снижаютс  технологические свойства чугуна и количество карбидов. При содержании углерода в сплаве более 2,7 мас«% при отливке деталей в сухие песчано-глинистые формы наблюдаетс  укрупнение карбидов, которые привод т к снижению пластических и прочностных свойств и, соответственно , динамической прочности.

Кремний в данном диапазоне концентраций способствует образованию ванадиево-карбидной эвтектики, а также используетс  дл  регулировани  степени эвтектичности сплава, котора ;и1и ет на его технологические свойства . При содержании кремни  менее 1,8% при указанной концентрации углерода ухудшаютс  технологические свойства , а более 2,8 мас,% - снижаютс  прочностные характеристики чугуна.

Марганец в пределах 059-1,8 повьшает жидкотекучесть чугуна При содержании ниже 0,9 мас,% марганец не оказьтает существенного вли ни  на технологические свойства сплава, Увеличение концентрации марганца свы ше 1,8 приводит к повышению устойчивости аустенита, что тормозргт его распад.

Медь в указанном концентрационном интервале понижает растворимость ва- нади  в твердом раствореj увеличивает количество карбидов ванади  и повьшает износостойкость чугуна При содержании менее 0,3 мас,% заметного вли ни  на износостойкость чугуна медь не оказьшает. Присадка меди более 2,1 мае Л при кристаллизации от- ли.аок в песчано-глинистьгх формах

способствует графитизации сплава, чт снижает его износостойкость.

Никель в пределах 0,8-1,2 мас.% способствует повьшению твердости и, соответственно, износостойкости отливок после термообработки за счет измельчени  продуктов распада аустени- та. При содержании никел  менее 0,8 мас.% и низкой скорости охлаждени  при термообработке обнаруживаетс падение твердости отливок, что приводит к снижению износостойкости. При увеличении содержани  никел  (свыше 1,2 мас„%) происходит незначительное уменьшение твердости деталей , но происходит удорожение сплава Дефицитность и дороговизна никел  требуют определени  узких концентра- 4ЩОННЫХ интервалов его оптимального содержани .

При содержании вакаци  4-6 мас.% обеспечиваетс  образование ванадиево карбидной эвтектики на основе высокотвердых карбидов ванади , микротвердость которых составл ет 2110-2800 Н Эти карбиды обуславливают получение высокой износостойкости детали. Кроме того, в указанных пределах леги рующих элементов в сплаве наблюдаетс  инверси  эвтектической структурной составл ющей, что приводит к высоким пластическим свойствам и, соответственно , динамической прочности При содержании ванади  менее 4 мас,% в чугуне по вл ютс  колонии на базе карбида железа, которые увеличивают гетерогенность сплава и снижают прочностные свойства. Кроме того, по вл ютс  участки ледебурита, которые снижают износостойкость чугуна. Легирование ванадием свьжге 6 масо% при-водит к по влению избыточных карбидов ванади  грубого строени , уменьшению количества эвтектики, что снижает прочность и-износостойкость сплава.

Магний вводитс  в сплав дл  очистки его от серы и кислорода и уменьшени  в св зи с этим пленообразовани  при разливке и повьш1ени  жидкотеку- чести при заполнении тонкостенных форм Менее 0,03 мае,7,, магни  не оказывают заметного действи . Ввод более 0,08 мас,% магни  экономически нецелесообразен.

Чугун известного и предложенного составов выплавл ют в печи с кислой футеровкой по известной технологии. Присадку ванади  произвол т в перегретый до 1500 С металл, наход щийс  в печи за 1 мин до выпуска из печи. Технологические пробы отливают в песчано-глинистые формы.

Абразивостойкость сплавов определ ют на установке при сухом трении по абразивному кругу диаметром 50 мм и толщиной 15 мм при скорости вращени  200 об/мин в течение 1 мин. Величину износа определ ют по потере веса образцов диаметром 10+0,5 м и длиной 25+0,1 мм по формуле

И 100%,

где И - износ, %;

Q первоначальна  масса образца , г;

Q, - масса образца после испытани , г.

Динамическую прочность определ ют путем разрушени  массой 120 кг с высоты 0,5 м. Динамическую прочность оценивают по суммарной работе разрушени ,

Химический состав и свойства чу- гунов приведены в таблице.

Как следует из таблицы, дополни-, тельный ввод в состав чугуна ванади  , а также изменение в нем содер- жани  С, Си и Ni обеспечивают повышение динамической прочности на 1,5-4,8%, а также улучшение стойкости к абразивному износу в 2-2,3 раза,

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, никель, медь, магний и железо, отлич ающийс  тем, что, с целью поБЬШ ени  динамической прочности и улучшени  стойкости к абразивному износу, он дополнительно содержит ванадий при следу ющем соотношении компонентов, мас.%: Углерод2,3-2,7

   Кремний1,8-2,8

   Марганец0,9-1,8

   Никель0,8-1,2

   Медь0,3-2,1

   Магний0,03-0,08 Ванадий4-6

   1 ЖелезоОстальное