SU1640195A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Description

f

(21)4679285/02

(22)18.04.89

(46) 07.04.91. Бюп. № 13

(71)Мариупольский металлургический институт и Производственное объединение Азовмаш

(72)Ф.К.Ткаченкб, В.Г.Ефременко, А.Б.Гоголь, В.М.Купычко, В.И.Коновка, Т.И.Архипова

и Ю.Д.Кузьмин

(53)669.15-196 (088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР № 378493, KJI. С 22 С 37/06, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 885329, кл. С 22 С 38/36, 1980.

(54)ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН

(57) Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве лопаток дробеметных аппаратов Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости лопаток, снижение себестоимости при сохранении уровн  механических свойств. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении , мас.%: С 2-3,6, Si 1,6-2,5,

мп 1-6,о; Ti 1-5,о; сг 1-5,0; AI

0,1-1,5, Fe остальное. Повышение в предлагаемом чугуне содержани  Si и Мп обеспечивает увеличение эксплуатационной стойкости юпаток лроРемет- ных аппаратов в 1,12-1,36 раза, а также снижает себестоимостъ в 1,06- 1,56 раза. 2 табл.

Ј

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  лопаток дробеметных аппаратов.

Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости лопаток, снижение себестоимости при сохранении уровн  механических свойств чугуна.

Увеличение содержани  tin в чугуне обеспечивает получение положительного эффекта, заключающегос  в возрастании износостойкости, в частности эксплуатационной стойкости лопаток, за счет сохранени  в структуре определенной части твердых и износостойких карбидов (CrFe)C,.Кроме того, введение марганца повышает прокали- ваемость металла, что дает возможность отказатьс  от использовани 

дл  этой же цели дефицитного и дорогого молибдена. При укаташпк концентрационных пределах содержани  марганца основа сплава состоит из мартенсита и аустенита, нестабильного к образованию мартенсита деформации под действием ударов дроби, вследствие чего така  структура обладает способностью к интенсивному упрочнению при изнашивании. При снижении марганца менее 1 мас.% L-плав становитс  мартенситным, кроме того, резко уменьшаетс  его прокаливаемое ть, что отрицательно сказываетс  на износостойкости. Увеличение концентрации марг анца более 6 мас.% также приводит к увеличению износа, так как основа сплава становитс  аустенитной, причем аустениг 1ерчет способность к фазовому наклепу.

О5

Ј

СП

Содержание углерода в пределах 2-3,6 мас.% обеспечивает получение необходимого количества карбидов дл  достижени  высокой износостойкости сплава. При содержании углерода менее 2,0 мас.% сплав имеет низкую износостойкость, что св зано с недостаточным количеством упрочн ющей фазы. При повышении концентрации углерода более 3,6 мас.% в структуре сплава по вл ютс  крупные заэвтекти- ческие карбиды, существенно снижаю- tnne сопротивление износу.

Титан в количестве 1-5 мас.% взаимодействует с углеродом и образует равномерно распределенные в матрице нысокотвердые карбиды TiC, существенно повышающие износостойкость сплава. При снижении концентрации титана менее 1 мас.% не происходит образовани  достаточного количества этих карбидов и износ повышаетс . При содержании титана более 5 мас.% ухудшаетс  качество литого металла, что также снижает его износостойкость .

Введение хрома в количестве 5- 15 мас.% обеспечивает св зывание оставшегос  углерода в износостойкие карбиды типа Мс-,С3. Уменьшение концентрации хрома менее 5 мас.% понижает износостойкость сплава, так как происходит образование карбидов цементитного типа. Увеличение содержани  хрома более 15 мас.% вызывает по вление крупных заэвтек- тических карбидных включений, в этом случае износ сплава также возрастает

Кремний Е количестве 1,6-2,5 мае Л оказывает вли ние на качество металла лопаток, а также на состав карбидной фазы. При содержании титана в предлагаемых пределах происходит снижение жидкотекучести металла за счет образовани  значительного числа тугоплавких соединений титана, что может приводить к возникновению дефектов в лопатках. Ввведение кремни  повышает жидкотекучесть и, таким образом, устран ет литейные дефекты лопаток, ускор ющие износ. Кроме того , лри содержании кремни  около 2 мас.% возникает возможность снижени  содержани  хрома в сплаве в св зи с тем, что кремний частично замещает хром в карбидах 3. Снижение содержани  кремни  менее 1,6 мас.% приводит к падению иэносо

0

5

0

5 i

0

5

0

5

стойкости, вызванному образованием литейных дефектов в сплаве вследствие его пониженной жидкотекучести. При повышении концентрации кремни  более 2,5 мас.% происходит сильное охруп- чивание сплава, что также отрицательно вли ет на его износостойкость.

Введение алюмини  в предлагаемый сплав производитс  с целью повышени  его износостойкости путем модифицировани  структуры, а также увеличени  склонности остаточного аустенита к деформационному упрочнению. При содержании алюмини  менее 0,1 мае.% не достигаетс  эффект измельчени  структурных составл ющих, что понижает износостойкость сплава. При повышении концентрации алюмини  более 1,5 мас.% возрастает загр зненность металла неметаллическими алю- мо содержа щи ми включени ми, ухудшающими стойкость сплава к изнашиванию.

Выплавку сплавов производ т в 150-килограммовой индукционной печи. В качестве шихты используют литейный чугун, ферромарганец ФМп-1, феррохром Х165А, ферротитан ФТи-30, алюминий металлический, сталь СтЗ. Разливку металла производ т при 1450°С. Отбор образцов дл  мехиспы- таний производ т в соответствии со стандартом. Химический состав исследованных чугунов приведен в табл. 1 .

Предлагаемый и известный чугуны исследуют после закалки в масле от 850°С (#выд2 ч) и отпуска при 200°С 2 ч); а базовый чугун - после закалки в масло от 950°С (выд ч) и отпуска при 200°С 2 ч) (известна  технологи ). Механические свойства сплавов определ ют с помощью стандартных методик. Эксплуатационную стойкость лопаток определ ют на дробемете типа 42216 (скорость вращени  ротора 2240 об/мин, производительность по дроби до 350 кг/мин).

Полученные результаты приведены в табл., 2.

Как следует из табл. 1 и 2, повышение в чугуне предлагаемого состава содержани  кремни  и марганца обеспечивает по сравнению с известным чугуном повышение эксплуатационной стойкости лопаток дробеметных аппаратов в 1,12-1,36 раза при одновременном снижении себестоимости в 1,06-1,56 раза.

Claims (1)

1. .Формула изобретени 

   Износостойкий чугун, преимущественно дл  лопаток дробеметных аппаратов , содержащий, углерод, кремний , марганец, титан, хром, алюминий и железо, отличающий- с   тем, что, с целью повышени  эксплуатационной стойкости лопаток, снижени  себестоимости, при сохранении

   уровн  механических свойств чугуна, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

   Углерод2-3,6

   Кремний1,6-2,5

   Марганец1-6,0

   Титан1-5,0

   Хром5-15,0

   Алюминий0,1-1,5

   ЖелезоОстальное

   Т а б л II ц а 1

   Таблица 2