SU1557190A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  производства отливок, работающих в услови х износа. Цель изобретени  - повышение износостойкости. Предложенный чугун содержит, мас.%: C 2,8-3,2

SI 0,3-0,8

MN 1,0-1,5

NI 1,5-2,5

CR 1,2-1,8

B 0,2-0,3

TI 0,15-0,35 и FE остальное. Изменение соотношени  содержани  компонентов в чугуне предложенного состава позвол ет повысить износостойкость чугуна в 1,4-1,5 раза. 1 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке соста-- BOB износостойкого чугуна.

Цель изобретени  - повышение износостойкости .

Изобретение иллюстрируетс  примерами конкретного выполнени , результаты которого представлены в таблице .

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

Легирование чугуна титаном повышает его износостойкость за счет образовани  специальных карбидов TiC, обладающих высокой твердостью, а также увеличени  дисперсности структуры . Кроме того, раскисл ющее действие титана способствует повышению коэффициента усвоени  бора и, следовательно , снижению стоимости чугуна.

Комплексное легирование чугуна никелем, марганцем и бором при указанных количествах и соотношении элементов обеспечивает повышение устойчивости аустенита в предложенном чугуне при охлаждении в сравнении с чугуном-прототипом. Однако за счет значительно меньшего содержани  никел  количество остаточного аустенита в структуре металлической основы предлагаемого чугуна понижено, соответственно увеличена дол  мартенсита, а следовательно, и износостойкость. Кроме того, при содержании углерода и бора в указанных пределах карбидна  составл юща  структуры предлагаемого чугуна представл ет собой,

главным образом, эвтектику очень тонкого строени ; нар ду с эвтекти- кой имеетс  незначительное количество доэвтектических карбидов небольшого размера. Высока  дисперсность карбидной составл ющей также способствует увеличению износостойкости чугуна .

(Л

СП СП

5

Ј

3155

Выполнение соотношени  (Ni) + + (Mn) + 10(В) 5,5-6,0 мас.% предотвращает распад аустенита в предложенном чугуне при охлаждении и обеспечивает его высокую износостойкость.

Содержание титана в чугуне менее 0,15% недостаточно дл  переохлаждени  чугуна и получени  мелкозернистого строени , вследствие чего йзносостой- кость чугуна не возрастает. При со ,держании титана в чугуне свыше 0,35% снижаетс  ударостойкость сплава. Легирование никелем, марганцем

и бором в количествах до 1,5; 1,0 и 0,2% соответственно и при соотношении менее 5,5% приводит к распаду а устенита при охлаждении с образованием в структуре металлической основы перлита; а легирование этими же эле-

.ментами в количествах свыше 2,5; 1,5; 0,3% соответственно и соотноше нии больше 6,0% - к образованию боль , шого количества остаточного аустени

30

35

40

та, что в обоих случа х отрицательно 25 сказываетс  на износостойкости чугуна .

При содержании углерода в чугуне

о 2,8% количество карбидов в структуре , в т.ч. и высокодисперсных эвтектических , будет недостаточно, а. содержание углерода свыше 3,2% вызовет при содержании бора 0,2-0,3% образование крупных игл заэвтектичес- ких карбидов, что в обоих случа х снизит сопротивление чугуна абразивному износу.

Содержание хрома, вводимого в чугун , несколько увеличено. Как и хром, марганец и бор  вл ютс  карбидообра- зующими элементами. Тем не менее содержание хрома ниже 1,2% нежелательно вследствие возможного выделени  углерода в виде графита, что снижает износостойкость чугуна. Легировать чугун хромом, вз тым в количестве свыше 1,8%/нерационально, так как он также способствует увеличению количества остаточного аустенита.

Введение в состав менее 0,3% кремни  вызывает образование крупных

игл бейнита, что снижает ударостойкость чугуна, а содержание кремни  свыше 0,8% вызывает интенсивную пер- литизацию и уменьшение износостойкости .

Предложенный износостойкий чугун выплавл ют преимущественно в индукционных печах с использованием стан45

50

55

Q

0

0

35

40

5

45

50

5

лартных шихтовых материалов. Такие тегирующие элементы, как никель и хром, ввод т вместе с металлозавалкой. По достижении температуры чугуна в печи ввод т остальные элементы в следующем пор дке: кремний, марганец , титан,бор. Бор ввод т на зеркало чугуна в печи в виде ферробора марки ФБ 20 (ГОСТ 14848-69), кусочками с максимальным размером 15-20 мм Коэффициент усвоени  бора при этом составл ет 0,7-0,75.

Дл  проведени  испытаний были выплавлены три состава предлагаемого износостойкого чугуна, два состава, выход щих за за вл емые пределы, и один состав, соответствующий чугуну- прототипу (см. таблицу).

Испытани  на износостойкость проводили на установке типа ВНИИПТУГЛЕ- МАШ.

Образцы дл  испытаний длиной 110 мм (длина рабочей части 100 мм) и диаметром 10 мм получали литьем в кварцевые трубки. Одновременно испытывали два эталонных образца (сталь 20) и два образца чугуна одного состава .

Врем  одного цикла испытаний составл ло 50 ч. Число оборотов ротора установки - 1300 об/мин. Рассто ние от оси вращени  ротора до оси каждого образца (радиус) - 90 мм. В качестве абразива примен ли речной песок Балашейкинского карьера, просе нный через сито № 25, с водой. Соотношение абразива и воды по объему составл ло 2:1, количество воды - 1 л. Гидроабразивную среду замен ли после каждого цикла испытаний.

Относительную износостойкость (Ки) определ ли в соответствий с ГОСТ 23208-79.

Химический состав и свойства предложенного и известного чугунов приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предложенный чугун в литом состо нии имеет износостойкость в 1,4-1,5 раза выше, чем у чугуна-прототипа.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Износостойкий чугун, содержащий углевод, кремний, марганец, никель, хром, титан и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  износостойкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

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

   1557190

   Хром1,2-1,8

   Бор0,2-0,3

   Т:итан0,15-0,35

   с ЖелезоОстальное

   лричем сумма (Ni+Mn+ЮВ) равна 6,0 мас.%.

   Химический состав   свойств испытанных чугуно

   441

   0,126 0.119

   о,2з

   0,479

   62 ИКС 64 HRC 60 ИКС

   22 НКС

   523 S12

   495

   434