SU1726550A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  металлургии и может быть использовано Дл  изготовлени  деталей, работающих в услови х абразивного износа. Цель изобретени  - повышение износостойкости при абразивном воздействии . Предложен чугун, содержащий, мас.%: С 2,8-3,2; Si 0,25- 0,6; Мп 0,2-0,6; Сг 14-16; Си 1,0-1,7; Мо 0,7-1,5; Ti 0,2-0,5; Са 0,05- 0,2; Fe остальное. При этом отношение Си/Са равно 5-20. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна Са позвол ет повысить стойкость при абразивном износе в 1,5-1,7 раза. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к машиностроению и металлургии и может быть использовано дл  изготовлени  деталей, работающих g услови х абразивного износа, совмещенного с высокими удельными давлени ми измен ющихс  направлений, например дробераз- мольных и прокатных металлургических валков.

Цель изобретени  - повышение износостойкости чугуна при абразивном воздействии .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец , хром, медь, молибден, титан и железо , дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,8-3,2

Кремний0,25-0,6

Марганец0,2-0,6

Хром14-16

Медь1-1,7

Молибден0,7-1,5

Титан0,2-0,5

Кальций0,65-0,2

ЖелезоОстальное

При этом отношение содержани  меди к содержанию кальци  составл ет 5-20.

Предлагаемый чугун отличаетс  от известного дополнительным легированием кальцием в количестве 0,05-0,2 мас.%, а также изменением предельных концентраций углерода 2,8-3,2 мас.% и молибдена 0,7-1,5 мас.%, а также исключением алюмини  из состава чугуна.

Положительное вли ние легировани  на свойства чугуна в данном случае обусловлено его комплексным характером.

Сущность изобретени  состоит в следующем . Кальций, введенный в состав чугуна в определенном отношении к меди, облада  высокой активностью, очищает границы кристаллов аустенита и усиливает диффузию меди, уменьша  ее междендритную и зональную ликвацию и повыша  однородность чугуна по содержанию меди. В св зи

Ё

ы ю о ел ел о

с этим повышаетс  однородность механических свойств изделий, обусловлива  повышение износостойкости материала при абразивном воздействии.

Кальций и титан, введенные в предлагаемых соотношени х, действуют не аддитивно, усилива  модифицирующее действие друг друга и обеспечива  эффективное измельчение зерна. Это нар ду с повышением износостойкости чугуна усиливает его трещи- ноустойчивость при литье и термообработке .

Увеличение нижнего предела содержани  углерода до 2,8 мас.% обуславливает увеличение количества карбидов и дополнительное легирование твердого раствора, также способству  повышению износостойкости , и одновременно увеличивает степень эвтектичности, приближа  ее к величине, близкой единице, что обеспечивает повышение трещиноустойчивости чугуна при изготовлении , например, толстостенных и крупногабаритных изделий.

Молибден, введенный в предлагаемых количествах, раствор  сь в твердом растворе и в тригональных карбидах хрома, повышает сопротивление мартенситной матрицы , остаточного аустенита и карбидной фазы хрупкому разрушению в услови х абразивного износа и, кроме этого, увеличивает прокаливаемость чугуна, что, несмотр  на пониженное содержание меди, позвол ет получить высокие свойства по всему сечению толстостенных отливок, обеспечива  их высокую износостойкость. Введение молибдена в количестве менее 0,7 мас.% не обеспечивает повышени  указанного комплекса свойств, а более 1,5 мас.% нецелесообразно , так как не приводит к дальнейшему улучшению свойств.

Уменьшение содержани  меди до предлагаемых значений позвол ет в присутствии кальци  значительно снизить неоднородность металла по химическому составу и в результате по структуре и свойствам, что, в свою очередь, способствует повышению износостойкости при абразивном воздействии .

Пример. Дл  исследовани  были выплавлены чугуны предлагаемого и известного химических составов. Плавки прово- дили в индукционной печи с кислой футеровкой вместимостью 60 кг. При плавке чугуна компоненты вводили в следующей последовательности: на дно тигл  загружали ферромолибден, затем штыковой чугун и стальной лом, затем феррохром. В периоде плавлени  печь включали на полную мощность , шихту периодически осаживали дл  предупреждени  зависани . После расплавлени  шихты вводили медь, перед выпуском- ферротйтан. Кальций вводили присадкой силикокальци  под струю при наполнении 1/3 ковша.

Температура чугуна при заливке форм

составл ла 1380-1400°С.

От каждой плавки в сухие песчаные формы отливали клиновидные пробы по ГОСТ 2176-77, из которых вырезали образцы дл 

0 испытани  на износостойкость. Закаленные на воздухе от 1050°С с последующим низким отпуском при 200°С и шлифованные образцы размером 70 х 20 х 5 мм испытывали на износостойкость по схеме Бриннел 5 Хаворта, т.е. при истирании абразивом, проход щим между вращающимис  диском с резиновым ободом и испытуемым образцом , прижатым к нему под нагрузкой к нему под нагрузкой 10,0 кг. Образец при этом

0 испытывает абразивный износ микрорезанием , пропахиванием (царапанием) и полидеформационное разрушение отслоением в результате многократной пластической деформации абразивными частицами, ско5 рость скольжени  абразива по образцу 2 м/с. В качестве абразива примен ли кварцевый и корундовый песок с твердостью 10000 и 20000 МПа соответственно. Зернистость абразива 0,2-0,3 мм.

0 Износостойкость чугуна оценивали по ГОСТ 23.002-78 величиной, обратной скорости изнашивани .

Химический состав чугунов приведен в табл. 1.

5 Состав 1 соответствует содержанию ком- понетов ниже нижнего предела, состав2 - нижнему пределу, состав 3 - среднему значению компонентов, состав 4 - верхнему пределу, состав 5 - выше верхнего. Составы

0 6-9 соответствуют среднему содержанию компонентов и отличаютс  отношением меди к кальцию: 6 - выше верхнего предела соотношени , 7-по верхнему пределу соотношени , 8 - по нижнему пределу соотно5 шени , 9 - ниже нижнего. Составы 10-12 отвечают содержанию компонентов в известном чугуне соответственно по нижнему, среднему и верхнему пределам,

Результаты проведенных сравнитель0 ных испытаний приведены в табл. 2.

Из приведенных данных следует, что предлагаемый чугун обладает существенными преимуществами по сравнению с известным ,

5 Введение в известный чугун кальци  в указанных пределах при установленном отношении содержани  меди к содержанию кальци  и изменение количественного содержани  других компонентов повышают износостойкость при абразивном воздействии в 1,5-1,7 раз. Наибольшее повышение этого свойства достигаетс  при отношении содержани  меди к содержанию кальци  в пределах 5,0-20,0.

Исследовани  на трещи неустойчивость указанных технологических проб показали отсутствие трещин.

Проведены полупромышленные испытани  изготовленных из предлагаемого чугуна валков, используемых дл  раскалывани  отбеленной чугунной дроби. На опытной партии валков достигнуто увеличение стойкости в 2 раза.

Claims (1)

1. Формулаизобретени 

   Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, молибден, титан и

   железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  износостойкости при абразивном воздействии, он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   0

   5

   Углерод

   Кремний

   Марганец

   Хром

   Медь

   Молибден

   Титан

   Кальций

   Железо

   2,8-3,2

   0,25-0,6

   0,2-0,6

   14-16

   1-1.7

   0,7-1,5

   0,2-0,5

   0,05-0,2

   Остальное

   причем отношение Си/Са равно 5-20.

   Таблица 1

   Таблица 2