Чугун
Иллюстрации
Реферат
ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель. бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости , он дополнительно содержит цирконий и магний при следующем соотношении компонентов,мае.%: Углерод . 2,2-3,0 Кремний 0,7 - 1,3 Марганец 3,0 - 4,0 Хром18,0- 22,0 Никель;0,5 - 1,5 Вор0,05- О, Цирконий 0,5-0,8 Магний0,005-0,05 ЖелезоОстальное
4(51) С 22 С 37/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
IlO ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И О П.1РЫТИЙ (21 } 3534153/22-02 (22) 24. 11. 82 (46) 23.01.85. Бюл.¹- 3 (72) В.Ф.Паляничка, А.Ф.Москаленко, В.Б.Киселев, С.Е.Кондратюк, Л.А.Сокирко, В.N.Кондратьев, В.А.Березин и Л.И.Сурина (53} 669.13.018..296(088.8) (56) 1.Авторское свидетельство СССР № 378492, кл. С 22 С 37/Об, 1973.
2.Авторское свидетельство СССР
¹ 663748, кл. С 22 С 37/10, 1979. (54)(57) ЧУГУН. содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости, он дополнительно содержит цирконий и магний при следующем соотношении компонентов,мас.X:
Углерод . 2,2- 3,0
Кремний 0,7 — 1,3
Марганец 3,0- 4,0
Хром 18,0- 22,0
Никель 0,5 — 1,5
Бор 0,05- 0,1
Цирконий 0 5 — 0,8
Магний 0,005-0,05
Железо Остальное
1135789
Содержание углерода и хрома в пре-50 делах соответственно 2,2-3 0% и
18-22% обусловлено образованием оптимального количества карбидной фазы в структуре чугуна, а именно дисперсных карбидов типа М С >, которые пре " 55 обладают, и М„ С6, При меньшем содержании углерода и хрома, чем в указанньгх пределах, в структуре чугуна появИзобретение относится к черной металлургии, в }частности к сплавам на основе железа, и может быть ис". пользовано для изготовления литых деталей, работающих в условиях удар но-абразивного износа. .Известен чугун (1) следующего химического состава, мас.%:
Углерод 2,3- 4,0
Кремний 1,2- 3,0 !О
Марганец 1, 5 — 5,.0
Хром 11,.5- 18 0
Ванадий 0,2- 2,5
Железо Остальное
Этот чугун имеет низкую износо- 15 стойкость в .условиях ударно-абразивного износа.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун f2) сле- 20 дующего химического состава, мас.7.:
Углерод 2;8 — 3,4
Кремний, О, 4-0,8
Марганец 0,8 — 1,0
Хром 17,0- 20,0 25
Никель 0,9- 1,2
Бор 0,15- 0,35
Молибден 0,2 — 0,4
Железо Остальное
Недостатком известного чугуна является низкая износостойкость в условиях ударно-абразивного износа.
Цель изобретения — повышение износостойкости.
Указанная цель достигается тем; что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, Микель, бор и железо, дополнительно содержит цирконий и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 2,2 — 3 0
Кремний . 0,7 — 1,3
Марганец 3,0 — 4,0
Хром 18,0- 22,0 „
Никель O,5 — 1,5
Бор 0,05- О, 1
Цирконий 05-0,8
Магний 0,005-0,05
Железо Остальное ляются крупные включения карбида М С .цементитного типа, что снижает ударную вязкость и износостойкость чугуна, при большем содержании — преобладают карбиды типа М С,что также
2 6 приводит к снижению износостойкости.
Марганец и никель вводят в чугун в качестве. аустенитообразующих элементов, при этом нижние пределы их содержания в чугуне, соответственно
3% и 0,57 являются, минимально необходимыми для обеспечения достаточного уровня ударной вязкости чугуна.Увеличение содержания марганца и никеля выше соответственно 4% и 1,57 нежелательно, так как приводит к увеличению стабильности аустенита и, как следствие, к понижению износостойкости чугуна.
Введение в чугун бора и циркония способствует образованию боридов и карбидов циркония, химически очень стойкого и твердого соединения, .повьппая тем самым износостойкость чугуна. Содержание бора в чугуне менее
0,057 не оказывает заметного влияния на его износостойкость. При содержании бора выше 0,1% возможно образование карбонитрида бора ВС вЂ” хрупкого химического соединения, резко снижающего пластичность и износостойкость чугуна.
Магний, уменьшая общее количество неметаллических включений, способствуя их глобуляции и измельчая зерно металла вследствие образования тугоплавкого нитрида магния и содействуя десульфации расплава, повышает ударную вязкость и снижает критическую температуру хрупкости чугуна. При содержании магния менее 0 005% -ro влияние еще не сказывается. Введение магния в количестве более 0,057 свя-
° зано со значительными технологическими затруднениями.
Повышенное содержание кремния (0,7-1,3% ) вводится в чугун для предварительного раскисления с целью обеспечения более полногс усвоения бора, циркония, магния и повышения жидкотекучести расплава, Чугун используется в термообработанном состоянии по следующему режиму: закалка от 950-980 С в масло, 0 отпуск при 200 С в течение 2 ч.
О
Структура чугуна после полной термообработки представляет собой металлическую мартенсито-аустенитную
1135789
Таблица 1
Химический состав, мас.й
Чугун
Образец чугуна
Ип Si Сг Мо
ПредлагаеMblH
l6,0
0,5
2,7
2,0
2,2
18,0
0,7
3,0
l8,7
0,8
3,2
19,4
0,9
3,4
2,6
20,5
3,6
2,7
21,1
3,8
2,8
1,3
22,0
4,0
3„0
23,2
1,4
4,3
3,2
0,24
18,4
0,5
0,9
3,1
Известный 9
Продолжение табл.1
Химический состав, мас.7
Zr
0,42
Предлагаемый
0,3
0,04
Остальное
0 5
0 50
0,05
0,58
0,8
0,06
l,0
0,61
0,07
1,2
0,67
0,08 о tt
1,4
0,73
0,09
0,80
0 05
0,10
0,85
0,06 и
0,12
Известный
1,16
0,23 основу с комплексными карбидами хрома типа M С + М С карбидами и борида
21 6 ми циркония.
Химический состав чугуна и его механические свойства приведены в табл.1 и 2.
Таким образом, предлагаемый чугун обеспечивает повышение относитель ной износостойкости в 1,5-2,0 раза по сравнению с известным чугуном при достаточном уровне ударной вязкости.
0,003
0,005
0,022
0,027
0,033
0,041
1135789
Таб яица 2
Механические свойства
Образец чугуна
Чугун
55,4
6,1, Предлагаемый
0,8
58,2
0,8
60,7
О,б
62,1
0,6
64,5
О,б
66,7
0,5
68,4
0,3
53 8
3,2
51,6
0 2
Известный
Продолжение табл.2
Иеханические свойства осительная.износостойкость
Ударно-абразивная зивная
1,09
Предлагаемый
1,14
1,24
1,28
1,34
1,46
1,58
95
1,63
1,70
9Г
1,03
1,17
61
1,00
1,00
Известный
Преедел .Прочности при растяжении тносительное длинение, Х
Предел прочности при изгибе кгс/мм
Ударная вязкость кгс.м/см