SU1468958A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к метал-г лургии и может быть использовано дл  изготовлени  броневых плит размольных мельниц, помольных шаров и т.д. Цель изобретени  - повышение динамической прочности при сохранении уровн  абразивной стойкости. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 1,8- 3,8; Si 1,0-2,0; Мп 0,2-0,85; Сг 17- 22; Nbl,0-l,5; Ti.0,05-0,2; V 0,2- 4,5; Mg 0,02-0,05; Са 0,02-0,04; Fe остальное. Ввод в состав чугуна Mg и Са обеспечивает повышение динамической прочности в 1,2-1,3 раза при сохранении уровн  износостойкости. 1 табл. с (Л с:

Description

1

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке соста- вов чугуна дл  изготовлени  броневых плит, помольных шаров и т.д.

Цель изобретени  - повышение динамической прочности при сохранении уровн  абразивной стойкости.

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.

Углерод в за вл емом интервале концентраций обеспечивает образование определенного количества высоко-, твердеющей структурной составл ющей в виде гексагональных карбидов хрома (Сг, 7е )-,С., Содержание углерода ниже 1,8% приводит к понижению технологических свойств чугуна, а также количества карбидов, что снижает абразивостойкость. При содержании углерода свыше 3,8% происходит значительное укрупнение первичных за- эвтектичных карбидов, которые по- нижают динамическзто прочность, а выкрашивание этих карбидов снижает ; абразивостойкость.

Кремний в данном интервале концентраций способствует образованию эвтектики на базе карбидов хрома (Сг, ., а также используетс  дл  регулировани  степени звтектич- ности сплава, котора  вли ет на его технологические свойства и микроструктуру . При содержании кремни  

4

ое ел

00

менее 1,0% степень переохлаждени  эвтектического расплава увеличиваетс  иобд азуютс  обособленные цементит ные пол , присутствие которых в чугуне снижает прочностные свойства отливок. При более 2,0% кремни  снижаетс  растворимость углерода в твердом растворе железа и металлическа  твердость и соответственно абраэивостойкость чугуна. Марганец в пределах 0,2-0,85% выполн ет роль элемента, предупреждающего красноломкость. Марганец св зывает серу в мелкие сульфиды MnS с т.п. 1610 С, которые располагаютс  при кристаллизации сплава внутри зерен. Содержание марганца ниже 0,2% не оказывает существенного вли ни  на свойства сплава, так как он становитс  примесью. Увеличение содержани  марганца вьш1е 0,85% приводит к образованию столбчатых кристаллов и снижению пластических свойств.

Хром при концентрации 17-22% при наличии остальных элементов сплава обеспечивает образование легированной хромом аустенитной матрицы с повышенными прочностными свойствами и хромисто-карбидной эвтектики на базе специальных карбидов хрома (Сг, Fe)Cj. Наличие этой микроструктуры обеспечивает повышение динами - ческой прочности по сравнению с . прототипом при сохранении высокой твердости и соответственно абразиво- стойкости. Кроме того, увеличение содержани  хрома по отношению к чугуну-прототипу позволило снизить содержание, дефицитного и дорогосто щего никел . При содержании хрома менее 17% снижаетс  микротвердость матрицы, что приводит к снижению абразивостойкости сплава. Присадка хрома более 22% при определенном соотношении других элементов привог дит к снижению абразивостойкости из-за по влени  ферритной составл - щей.

Никель в данном направлении интервала концентраций увеличивает стабильность- аустенита при температурах эвтектического превращени , В этих пределах равномерность распределени  никел  между фазами сплава наиболь ша , что повьшшет его механические свойства. Присадка никел  ниже 1,0% приводит к падению прочностных

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

свойств чугуна, а более 1,5% не вызывает существенное увеличение механических свойств, но происходит удорожание сплава. Дефицитность и дороговизна никел  требует определени  максимально узких интервалов концентраций .

Титан в указанных количествах обеспечивает св зывание наход щихс  в жидком расплаве азота и нитриды, что повышает пластические свойства чугуна. При содержании титана менее 0,05% он не оказывает существенного вли ни  на свойства сплава. При наличии титана более 0,2% наблюдаетс  по вление карбидов титана, выделение которых отмечено на границах детгдпи- тов аустенита, это приводит к падению динамической прочности сплава.

Ванадий в за вл емом интервале концентраций  вл етс  легирующим элементом, образующим высокотвердые специальные карбиды, что повышает абразивостойкость чугуна. Более того , при присутствии других вьш1еука- замных легирующих элементов наблюдаетс  инверси  эвтектической структурной составл нндей, т,е. тверда  и хрупка  карбидна  фаза оказываетс  разобщенной, раздробленной в пластичной аустенитной матрице.

При содержании ванади  менее 0,2% не наблюдаетс  присутствие карбидов ванади , которые обуславливают показатели высокой абразивостойкости чугуна. При содержании ванади  более 4,5% в структуре сплава по вл ютс  первичные карбиды, которые, выкрашива сь при ударно-абразивном режиме износа детали, снижают ее эксплуатационный срок службы.

Магний в данном концентрационном интервале выполн ет роль десульфура- тора, что обеспечивает чистоту меж- зеренных границ от хрупких сульфидов, ухудшающих прочностные и пластические свойства сплава. Часть кислорода также св зываетс  в окислы магни , что уменьвюет пленообразование и повышает технологические свойства сплава. При содержании магни  менее 0,02% не обеспечиваетс  достаточна  степень десульфурации сплава. Содержание магни  0,05% достаточно ; дл  того, чтобы св зать всю излишнюю серу, котора  оказывает отрицательное вли ние на механические свойства чугуна,

5

Кальций.имеет большое сродство кислородом, что приводит в данной концентрации к хорошему рафинированию расплава. Следует отметить низкую стоимость кальци  по сравнению с другими сильными раскислител ми. Перевод содержаш,егос  в расплаве килорода (из-за образовани  СаО) из активного состо ни  в пассивное повол ет увеличить CTeneTib легирован- ности хромом и ванадием, что повышает прочностные свойства сплава. Окислы кальци  (СаО) образуют с кренеземом шлак, обладак ций пониженной температурой плавлени , что позвол ет достигать высокой частоты меж- зеренных границ от неметаллических включений и увеличивать динамическу прочность. Присадка Са менее 0,02% не приводит к необходимой степени раскислени  сплава. При содержании кальци  более 0,04% начинаетс  процесс обезуглероживани  сплава, так как образующиес  карбиды кальци  всплывают в шлак, а это снижает колчество высокотвердой составл ющей и уменьшает абразивостойкость. Кроме

Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, хром, никель, титан,

того, повьш1енна  присадка кальци 

-.„4.11Г1, . ancii,, лрим, НИКСЛЬ, ТИТа

в расштавленныи металл сопровотааетс  30 ванадий и железо, от л к , а к, - чрезмерный га,овьиелен„ем.щ и и с   тем, что, цель повывилГГое и З™ х°:Г™ -Г - -

- °- - О  н ::„го : ; ::.±г„™TL ne aTv:b: 3 «РИ -е„у„„ем соотношении

компонентов, мас.%:

температуры 500 с производили присадку ванади  (марки ВНМ-1) и титана (марки ТГ-ПО), затем в колокольчике на Р танге - присадку определенной навески железо-кремний-магниевой 40 лигатуры и силикокальци .

Одновременно выплавл ли три сплава: нижние пределы содержани  чугуна-прототипа , средние значени  и верхние пределы (плавки 6, 7, 8 сорт- 45 ветственно). .

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Титан

Ванадий

Магний

Кальций

Железо

1,8-3,8 1,0-2,0 0,2-0,85

17-22 1,0-1,5 0,05-0,2 0,2-4,5 0,02-0,05 0,02-0,04 Остальное

Разливку чугуна производили при 1330-1340 С в сухие пег.чано-глинис- тые формы с заготовками дл  образ- цов на металлографические.исследовани  и абразивостойкость, а также с плитами массой 50 кг (уменьшенна  в 7 раз модель футеровочной плиты рудоразмольной мельницы, примен емой на НКГОКе г. Кривого Рога).

Абразивную стойкость определ ли по потере веса образцов при истирании абразивом (рудой): во вращающейс  лабораторной барабанной мельнице с посто нной скоростью вращени  50 об/мин.

Химические составы известного и предложенного чугуна, а также уровень их свойств приведены в таблице,

Как следует из таблицы, дополнительный ввод в состав чугуна предложенного обеспечивает повьш1ение динамической прочности в 1,2-1,3 раза.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, хром, никель, титан,

   4.11Г1, . ancii,, лрим, НИКСЛЬ, ТИТа

   ванадий и железо, от л к , а к, - щ и и с   тем, что, цель повы

   1,8-3,8 1,0-2,0 0,2-0,85

   17-22 1,0-1,5 0,05-0,2 0,2-4,5 0,02-0,05 0,02-0,04 Остальное