SU1571097A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано дл  изготовлени  отливок, работающих в услови х износа и трени . Цель изобретени  - повышение жидкотекучести, твердости, предела прочности при изгибе и износостойкости. Чугун содержит, мас.%: C 2,7-3,6

SI 0,3-0,8

MN 0,4-0,8

CR 16-24

NI 0,2-0,6

CU 0,2-0,6

V 0,1-0,3

РЗМ о,01-0,10

AL 0,05-0,12

P 0,01-0,12

N 0,005-0,01

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна AL,N и P позвол ет повысить жидкотекучесть в 1,03-1,26 раза, σ_и-в 1,12-1,26 раза, HRC-В 1,09-1,16 раза, а также снизить износ в 4-9 раз. 2 табл.

Description

(Л

с

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  отливок, работающих в услови х износа и трени .

Цель изобретени  - повышение жид- котекучести, твердости, предела прочности при изгибе и износостойкости.

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

Содержание углерода (2,7%) и кремни  (0,3%) меньше нижнего предела снижает твердость и износостойкость . Содержание каждого из этих элементов больше верхнего предела (3,6% С и 0,8 Si) резко снижает износостойкость из-за образовани  в структуре чугуна хрупких сложных эвтектических карбидов больших размеров .

Содержание марганца и меди в ука-, занных пределах обеспечивает достаточно высокую прокаливаемость и позвол ет закаливать на воздухе с получением в структуре не более 5% оста - точного аустенита. При уменьшении содержани  марганца и меди меньше нижнего предела (0,4% и 0,2% соответственно ) не обеспечивает получение заданной твердости после термообработки . При увеличении содержани  марганца и меди выше верхнего предела (0,8% и 0,6% соответственно) количество остаточного аустенита возрастает, что приводит к уменьшению твердости, а следовательно, снижению стойкости к абразивному воздействию .

При выбранном пределе углерода введение хрома 16,0-24,0% обеспечивает образование тригональных Rapел

to 4

бидов тил  М7Г3 с твердостью 15000- 21000 Н/мм в количестве до 40%.

Содержание хрома меньше 16,0% приводит к образованию карбидов хрома типа МуС3 по количеству менее 30% и увеличению в металлической основе остаточного аустенита, что снижает стойкость к абразивному износу Увеличение содержани  хрома выше верхнего предела (24,0%) приводит к образованию (при данном содержании углерода 2,7-3,6%) карбидов хрома типа микротвердость которых ниже микротвердости карбидов . Это приводит к увеличению не только карбидной фазы, но и к увеличению размера карбидов и изменению их формы , что существенно сказываетс  на снижении износостойкости чугуна.

Присадка в чугун ванади  в указанном пределе (0,1-0,3%) способствует образованию мелкодисперсных карбидов типа VC и легированию карбидов хрома, уменьша  одновременно размер зерна металлической основы. Содержание ванади  в чугуне меньше нижнего предела (0,1%) неэффективно а при содержании больше верхнего предела (.0,3%) приводит к увеличению размеров карбида VC, что также отрицательно сказываетс  на износостойкости .

При выборе химического состава предлагаемого чугуна экспериментально установлено, что соотношение суммы элементов (Сг + V) к сумме (С + N) находитс  в пределе 5,9-6,7

т.е„ -р-т-js 5,9-6,7. Это соотношение обеспечивает износостойкость предложенному чугуну при абразивном износе.

Никель повышает трещиноустойчи- вость чугуна за счет содержани  в структуре остаточного аустенита. Содержание никел  в чугуне меньше нижнего предела (0,-2), практически не оказьюает вли ни  на сопротивление к трещинообразованию, а содержание никел  выше верхнего предела (0,6%) приводит к увеличению количества остаточного аустенита, что снижает твердость, а следовательно, и износостойкость деталей.

Присадка алюмини  и азота приводит к улучшению качества расплава и изменению процесса кристаллизации за счет раскислени  и образовани 

5

0

5

0

5

0

5

0

5

дополнительных зародышей, что обеспечивает образование мелкозернистой металлической основы

Введение алюмини  и азота меньше нижнего предела (0,05% и 0,005%) не показывает положительного эффек-- та, а выше верхнего предела (0,12% и 0,01%) приводит к выделению окислов алюмини  и нитридов алюмини  на границах зерен, что отрицательно сказываетс  на свойства чугуна.

Наличие фосфора в составе предлагаемого износостойкого чугуна обеспечивает необходимую жидкотеку- честь, чтобы получать отливки без дефектов. Содержание в чугуне фосфора меньше нижнего предела (0,01%) неэффективно, а выше верхнего предела (0,12%) хот  и приводит к повышению жидкотекучести, однако происходит охрупчивание получаемых деталей , что существенно сказываетс  на стойкости предлагаемого чугуна. 1

Дл  рафинировани  расплава от вредных примесей, а следовательно, очищени  границ зерен от неметаллических включений в чугун введены редкоземельные металлы (РЗМ), Снижа  концентрацию примесных элементов, они увеличивают жидкотекучесть, повышают плотность металла, уменьшают внутренние напр жени  в литой структуре .

Содержание РЗМ меньше нижнего предела (0,01%) недостаточно эффективно вли ет на содержание примесных элементов . Присадка РЗМ больше верхнего предела (0,1%) приводит к по влению в структуре .чугуна значительного количества интерметаллидов на основе РЗМ, отрицательно вли ющих на прочностные свойства деталей.

Выплавку высокохромистого чугуна провод т в индукционной печи ИСТ-0,16 с основной футеровкой. В расплав чугуна при 1480-1520°С ввод т легирующие элементы: никель, медь, феррованадий , фосфор и алюминий, а азот в виде азотированного феррохрома. Перед заливкой в ковш ввод т редкоземельные металлы. Жидкий чугун при 1430-1460°С заливают в облицованный кокиль, получа  стандартные образцы дл  испытани , которые в дальнейшем подвергают термической обработке.

Составы данного чугуна и прототипа приведены в табл 1, а результаты

испытаний свойств по известным методикам в табл. 2.

Испытани  на износ ведут непосредственно на детал х на стенде СУ t в жидкой абразивной среде. Жидкотеку- честь определ ют при 1400°С по длине

Таблица 2

Свойства чугуна

Известный 43575055

Предлагаемый

20,3

спирали трапециевидного сечени  с основани ми 8,4 мм и 5 мм высотой 8,2 мм.

Химические составы сравниваемых чугунов и уровень их свойств приведены в табл. 1 и 2.

Таблица 1

Claims (1)

1. а также снизить износ в 4,06-9,06 раза. 30 Формула изобретени 

   Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, крон, никель, медь, ванадий, редкоземельные элементы и железо, о т л и ч а - ю щ и и с   тем, что, с целью повышени  жидкотекучести, твердости,предела прочности при изгибе и износостойкости , он дополнительно содержит алюминий, азот и фосфор при следую

   щем соотношении компонентов, мас.%: