Чугун
Иллюстрации
Реферат
ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, кальций и железо, о т л-и чающийся тем, что, с целью повышения прочности и ударной вязкости при сохранении твердости, он дополнительно содержит молибден и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 1,5-2,0 Кремний 1,0-2,0 Марганец 1,0-1,5 Хром 22,0-28,0 Ванадий 2,0-4,0 Никель 4,0-6,0 Кальций 0,01-0,2 i Молибден 0,3-0,5 Ниобий 1(Л 0,1-0,2 Железо Остальное
C0tOS СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) З(51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ
К АВТОРСКОМ .Ф CBNPETEJlbCTBV
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3500203/22-02 (22) 15.10.82 (46) 28.02.84. Бюл. Р 8 (72) Н.Г.Гавриленко, Н.М.Потапов, О.Ф.Сиренко, М.М.Мурапей, В.И.Комар, В.К.Гладуш,.A.Е.Дейнега, О.И.Демин, В.Е.Ворогушин и A.M.Íåñòåðåíêo (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский технологический институт механизации труда в черной металлургии и ремонтно-механических работ (53) 669.15-196(088.8) (56) 1 ° Авторское свидетельство СССР
9 865953, кл. С 22 С 37/06, 1981.
2. Авторское свидетельство СССР
Р 876763, кл . С 22 С 37/10, 1981„ (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, кальций и железо, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения прочности и ударной вязкости при сохранении твердости, он дополнительно сОдержит молибден и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Углерод 1,5-2,0
Кремний 1,0-2,0
Марганец 1,0-1,5
Хром 22,0-28,0
Ванадий 2,0-4,0
Никель 4,0-6,0
Кальций 0,01-0,2
Молибден 0,3-0,5
Ниобий 0,1 -0,2
Железо Остальное
1076483
Изобретение относится к металлур-( гии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, подвергающихся интенсивному абразивному и газообраэивному износу.
Известен чугун (1), содержащий, мас.%:
Углерод 1,0-2,5
Марганец 0,5-2;0
Хром 10,0-25 у 0
Молибден О, 5-1,0
Алюминий 0,1-0,2
Бор 0,05-0,3
Ванадий О, 5-2,5
Олово 0,1-0,3
Железо Остальное
Недостатки укаэанного чугуна— неудовлетворительные твердость и ударная вязкость.
Наиболее близким по достигаемому результату к предлагаемому является чугун (.21, содержащий, мас.%:
Углерод 3,2-3,8
Кремний 1,5-2,6
Марганец 0,3-0,7
Хром 0,1-0,3
Ванадий 0,05-0,2
Никель 0,1-0,5
Кальций 0,01-0, 1
Алюминий 0,1 0 5
Медь 0,1-0,5
Азот 0,006-0,025
Х<еле э о Остальное
2О
ЗО
Известный чугун обладает недостаточной прочностью и низкой ударной вязкостью
Цель изобретения — повышение прочности и ударной вязкости при сохра- . нении твердости.
Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий -углерод, крем- 4О ний, марганец, хром, ванадий, никель, кальций и железо дополнительно содержит молибден и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 1, 5-2,0 45
Кремний 1,0 2,0
Марганец 1,0-1,5
Хром 22,0-28,0
Ванадий 2,0-4,0
Никель 4 р0-б с0 5О
Кальций 0,01-0,2
Молибден 0,3-0,5
Ниобий 0,1-0,2
Железо Остальное
Ввод кремния в предлагаемый сплав необходимо для некоторой нейтрализации влияния хрома на его механические свойства. При содержании кремния менее 1 мас.% возрастает твердость и значительно снижается. ударная вязкость. При содержании кремния более 6О
2 мас.% снижаются механические свойства, в частности твердость. Поэтому содержание кремния 1-2 мас;% является оптимальным для предлагаемого сплава.
Никель в сочетании с молибденом и ванадием при высоком содержании хрома способствует значительному увеличению ударной вязкости без существенного понижения твердости. Это связано с тем, что в присутствии никеля меньше проявляются карбидообразующие свойства хрома и ванадия.
При содержании никеля менее 4 мас.% повышается твердость сплава, а ударная вязкость значительно снижается (при содержании никеля 2-3 мас.% ударная вязкость понижается в 2-3 раза ). Повышение содержания никеля свыше 6 мас.% значительно снижает твердость и износостойкость сплава.
Ниобий в сочетании с хромом, никелем, молибденом и ванадием способствует некоторому повышению твердости сплава, не оказывая существенного влияния на ударную вязкость. Кроме того, ниобий тормозит процессы диффузии в сплаве и тем самым повышает механические свойства сплава при повышенных температурах, что особенно важно для деталей загрузочных устройств. Наиболее эффективно указанные свойства проявляются при содержании ниобия в сплаве 0,1-0,2 мас.%.
Увеличение содержания редкого и дорогостоящего ниобия более 0,2 мас.% не вызывает заметного изменения свойств сплава и поэтому нецелесообразно. Содержание ниобия менее
0,1 мас.: снижает эффективность его воздействия на свойства сплава.
Кальций, являясь сильным раскислителем и дегазатором по отношению к азоту, значительно снижает количе(ство азота и кислорода в сплаве, способствуя этим повышению механических свойств, в том числе и ударной вязкости. При содержании кальция в сплаве менее 0,01 мас.% не происходит полного удаления газов и не повышаются механические свойства сплава (ударная вязкость 1. При содержании кальция более 0,2 мас.% не происходит дальнейшего заметного снижения количества газа в металле и повышения механических свойств, поэтому повышение содержания кальция более ,0,2 мас.:. нецелесообразно.
Выплавку сплавов ведут в основной индукционной печи. Пля ввода кремния в сплав используют ферросилиций
ФС 45, ФС 65 .(ГОСТ 1415-78!. Количество вводимого ферросилиция зависит от содержания кремния в других компонентах шихты. Ферросилиций подают в печь по расплавлении основной массы шихты, взятие пробы определяет содержание углерода и кремния при
1400-1420 С.
Для ввода в сплав ниобия используют феррониобий 60% (ГОСТ 16773-711 в количестве 0„17 0,29 ; 0,33 кг на
100 кг сплава соответственно для
1076483
Таблица 1
1 1
Содержание, мас. Ъ
1 ) Чугун
Углерод Кремний Марганец Хром Ванадий Молибден
Предлагаемый
1i0
1i 0
1,5
22,0
2,0
0,3
2,61
1,3
1,5
25,1
1,8
0,4
2,0
1,5
2,0
28,0
4,0
0,5 Известный
3,2-3,8 1,5-2,6 0,30-0 70 0,1-0,3 0,05-0,2
Продолжение табл. 1
Содержание, мас.Ъ
t ий Ниобий Железо Алюминий) Медь
Чугун
Никель Кальц Азот
Предлагаемый
0,1
0 i 01
Остаток
4,0
0 16
0,1
5,1
012
0,2
6,0
1
Известный
0,1-0,5 0,01-0,1 сплавов 1, 2 и 3. Пля ввода в сплав никеля используют никель металлической Н-3 (ГОСТ 849-70 ) в количествах 4, 5,1 и 6 кг íà f00 кг сплава соответственно на 1, 2, и 3 плавок.
Феррониобий и никель подают в печь вместе с основной массой шихты.
Для ввода в сплав кальция используют силикокальций СК 20 (ГОСТ 4762-71 1. Силикокальций задают в печь непосредственно перед выпуском металла при 1550-1560 С.
Технология выплавки предлагаемого сплава не имеет существенных различий по сравнению с известными сплавами такого типа.
Заливку сплавов в сухие песчаноглинистые формы производят при 15001520оС.
В табл. 1 приведен химический состав известного и предлагаемого чугунов.
В табл. 2 приведены механические свойства известного и предлагаемого чугунов.
" Комплексное влияние всех легирующих компонентов в указанном соотношении на свойства предлагаемого сплава заключается в том, что прочность и ударная вязкость предлагаемого чугуна значительно выше, чем у извест ного (табл. 2 3.
Такое сочетание свойств благоприятно сказывается на эксплуатационных свойствах таких деталей загрузочных устройств доменных нечей, как кла паны, конусы, футеровки и т.д. Кроме того, наличие никеля, ниобия, молиб,дена и хрома в сплаве увеличивает жаропрочность укаэанных, деталей, работающих при 300-500 С.
Применение предлагаемого сплава для изготовления, например малых конусов позволит за счет увеличения ударной вязкости и твердости значительно увеличить срок их службы и получить зкономический эффект:21 тыс. руб.
Остаток 0,1-0,5 О, 1- . ; 0,0060 5 0,025
1076483
Т а блица 2
Механические свойства
Чугун
Ударная вязкость, кгс/см
Предел прочности, 46, р/Ы
Твердость, HRC
Предлагаемый
44,0
46) 0
1,32
48,0
1,36
45-54
49,0
0,2
Известный
Заказ 670/25 Тираж 603
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Составитель Н. Кюсторной
Редактор С. Квятковская Техред М.Кузьма Корректор А. Повх