SU1663042A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве лопаток дл  дробеметных аппаратов. Цель изобретени  - повышение твердости и износостойкости в термообработанном состо нии. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 2,8 - 3,2

SI 0,05 - 0,2

MN 0,1 - 0,5

CR 21 - 26

MO 0,4 - 1,0

V 0,3 - 0,7

CU 0,1 - 0,4

B 0,001 - 0,01

SB 0,008 - 0,012 и FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна SB позволит повысить твердость в 1,02 - 1,08 раз и износостойкость в 1,08 - 1,12 раза. 2 табл.

Description

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

Цель изобретени  - повышение твердости и износостойкости в термообработанном состо нии.

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

Введение углерода в чугун необходимо дл  образовани  мелких карбидов MijCj. При содержании углерода менее 2,8% количество износостойких карбидов уменьшаетс  и возрастает количество аустенита, что ведет к снижению износостойкости сплава. Содержание углерода более 3,2% приводит к загр знению шлакографитовой спелью чугуна , что снижает прочность, ударную в зкость и стойкость сплава против образовани  сетки разгара.

Кремний (0,05-0,2%) и марганец (0,1- 0,5%) специально в состав чугуна не ввод тс , уровень их содержани  должен быть ограничен неизбежным количеством, попадающим с шихтовыми материалами. Повышение содержани  кремни  более 0,2% уменьшает прокаливаемость, поэтому его ввод в сплав выше указанного предела нецелесообразен .

Марганец (0,1-0,5%) способствует стабилизации аустенита и цементита в чугуне. Увеличение содержани  марганца более 0,5% приводит к снижению точки начала мартенситного превращени , при этом стабильность и количество остаточного аустенита возрастает, а следовательно, уменьшаетс  износостойкость. Содержание марганца в предлагаемом чугуне желательно иметь не более 0,5%, т.е. ограничитьс  тем количеством, которое неизбежно попадает с шихтовыми материалами. Нижний предел (0,1%) содержани  кремни  и марё

О О СО

о

to

ганца в данном чугуне св зан с невозможностью получени  их более низких концентраций при обычных услови х плавки с использованием р довых тестированных шихтовых материалов.

Хром (21-26%) необходим дл  образовани  комплексных карбидов типа (Cr, Fe) Сз и , придающих чугуну максимальную износостойкость. При содержании хрома менее 21% в структуре образуетс  непрерывна  карбидна  фаза с карбидами (Fe, Сг)зС, что снижает абразивную стойкость чугуна. При содержании хрома более 26% в структуре чугуна по вл ютс  крупные и хрупкие карбиды типа МазСб, что приводит к снижению износостойкости чугуна.

Молибден (0,4-1%) улучшает дислокационную структуру сплава и подавл ет диффузию атомов фосфора, св зыва  их в межатомные пары М-Р, что предотвращает образование хрупких фосфидных эвгектик по границам зерен и ведет к увеличению износостойкости. Содержание молибдена менее 0,4% недостаточно дл  подавлени  диффузии атомов фосфора и образовани  достаточного количества упрочн ющих карбидов , Увеличение содержани  молибдена более 1 % нецелесообразно, так как укрупн ютс  и коагулируютс  карбиды, в результате чего снижаетс  износостойкость .

Ванадий (0,3-0,7%) используетс  преимущественно дл  образовани  карбидов и обеспечивает более высокую твердость (по сравнению с твердостью чугуна с присадкой хрома). При низком содержании ванади  (менее 0,3%) вли ние его на структуру чугуна не про вл етс . При увеличении содержани  ванади  более 0,7% снижаетс  технологическа  пластичность чугуна, увеличиваетс  склонность к трещинам.

Медь(0,1-0,4%)устран   продукты перлитного распада в литой структуре чугуна, повышает износостойкость и прокаливае- мость, способствует увеличению сопротивлени  чугуна ударным нагрузкам, увеличивает теплопроводность сплава. Присадки меди менее 0,1% не оказывают существенного вли ни  на структуру и физико-механические свойства. При содержании меди более 0,4% в структуре чугуна присутствует перлит, что снижает ударную в зкость и износостойкость.

Бор (0,001 - 0,ОТ  вл  сь поверхностно-активным элементом, улучшает форму неметаллических включений, способствует образованию в структуре дисперсных упрочн ющих тугоплавких частиц гексабори- дов, повышающих износостойкость.

снижает технологическую температуру разливки сплава, не снижа  жидкотекучести.

Верхний предел концентрации бора

0,01% обусловлен малым ростом положительного эффекта при дальнейшем повышении его содержани . При снижении концентрации 0,001% модифицирующего эффекта не наблюдаетс .

Сурь ма (0,008-0,012%),  вл  сь модификатором , вли ет на кристаллизацию аус- тенита, эвтектическое превращение: увеличивает количество эвтектики и измельчает ее, выравнивает скорость кристаллизации аустенита и почти полностью устран ет выпадение структурно-свободного цементита . При снижении содержани  сурьмы менее 0,008% модифицирующего эффекта не наблюдаетс . Присадка сурьмы выше

0,012% приводит к нежелательным изменени м структуры - ее огрублению.

В индукционной тигельной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой выплавл ли опытные составы предлагаемого чугуна и

чугуна известного состава (табл.1) по общеприн той технологии. Бор в виде ферробора и чистую сурьму вводили в ковш при выпуске металла из печи. Из опытных составов чугунов заливали отливки лопаток дл  дробеметной камеры модели А-6, Тип R-6-3  понского производства. После охлаждени  до комнатной температуры лопатки подвергали термической обработке по режиму: нормализаци  при 1050°С, врем  выдержки

2 ч. Из части лопаток вырезали образцы дл  исследовани  структуры, твердости и износостойкости . Остальные лопатки устанавливали на роторы дробеметных камер, где они проходили промышленные испытани  на

стойкость в рабочих услови х.

Структура чугуна после термообработки представл ет собой троостомартенсит и карбиды типа , (Cr, Fe) Сз. Цементита РезС нет.

Износостойкость образцов из лопаток определ ли согласно ГОСТ 23.208-79.

Дл  испытаний на износ использовали специальную установку, на которой при одинаковых услови х при посто нной наг рузке производили трение образцов из исследуемого и эталонного материалов об абразивные частицы, подаваемых в зону трени  и прижимаемых к образцу вращающимс  резиновым роликом. В качестве эталонного материала использована сталь 45, в качестве абразива - электрокорунд зернистостью № 16-П (ГОСТ 3647-71). Износостойкость исследуемого материала оценивали путем сравнени  его износа с износом эталонного образца.

В табл.2 приведены значени  твердости и износостойкости предлагаемого и известного чугунов.

Как видно из данных табл.2, предлагаемый износостойкий чугун благодар  дополнительному вводу сурьмы и изменению соотношени  кремни , ванади  и меди имеет повышенные на 3-4 HRC твердость и в 1,08-1,12 раза износостойкость.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, медь, бор и железо, отличающийс  тем, что,

   0

   с целью повышени  твердости и износостойкости в термообработанном состо нии, он дополнительно содержит сурьму при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод .2,8-3,2

   Кремний0,05-0,2

   Марганец0,1-0,5

   Хром21-26

   Молибден0,4-1,0

   Ванадий0,3-0,7

   Медь0.1-0,4

   Бор0.001-0.01

   Сурьма0,008-0.012

   ЖелезоОстальное.

   Таблица 1

   Таблица