Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургической и машиностроительной промышленности , в частности, к изысканию материалов, чугунов, которые могут быть иснользованы для изготовления режущего инструмента. - повышение твердости и прочности инструмента при резании с ударно -абразивным изнашиванием по пшакоыой корке , окалине, пригару труднообрабатываемых сталей и сплавов. Чугун содержит компоненты при следующем соотношении , мас.%: углерод 3,8-4,5; хром 14-18; ванадий 7-10; кремний 0,05-0,5; марганец 0,05-0,5;. титан 0,3-0,5; ншсзль 4-5; бор 0,02-0,1; ниобий 0,5-1,5; редкоземелыше металлы 0,01-0,1; железо - остальное. Чугун имеет следующие свойства: HRp 69-70; бцэг 710-750 Ша; а 14- 15 МПа; стойкость резцов 2,9-3,1 ч. 2 табл. СО Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦ! 1АЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51}4 С 22 С 37 08

„ü,ь.=у,? 1Р ьИ 5 Я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ь ьь

° \ ь»

° »

%Ю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3906345/22-02 (22) 05.06.85 (46) 23.0!.87. Вюл. У 3 (71) Киевский институт народного хозяйства им. Д.С.Коротченко (72) В.Н.Ьелов, В.В.Казарцев, Д.N.Êîëoòèëî, В.Д.Краля, В.ИьЛаком ский и А.И.Филатов . (53) 669, 13.018(088.8) (56) Патент ЧССР Р 117775, кл. 40 В 37/06, 1964.

Авторское свидетельство СССР

К 200075, кл. С 22 С 37/10, 1965.

Патент США !! 2709132, кл. 75-126, 1965.

Авторское свидетельство СССР

У 794086, кл. С 22 С 37/08, 1981. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургической и машиностроительной„Я!.1„„285O44 А1 промышленности, в частности, к изысканию материапов, чугунов, которые могут быть использованы для изготовления режущего инструмента. Цель— повышение твердости и прочности инструмента при резании с ударно: -абразивным изнашиванием по шлаковой корке, окалине, пригару труднообраба" тываемых сталей н сплавов. Чугун со» держит компоненты при следующем .соотношении, мас.X: углерод 3,8-4,5; хром 14-18; ванадий 7-10; кремний

0,05-0,5; марганец 0,05-0,5;, титан

0,3-0,5; никель 4-5; бор 0,02-0,1; ниобий 0,5-1,5; редкоземельные металлы 0,01-0,1; железо - остальное. Чугун имеет следующие свойства: !!Е

701 итог 710 750 ?!Па; an 1415 ?!Па; стойкость резцов 2„9-3,1 ч.

2 табл.

1285044

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составов быстрорежушего чугуна, износостойкого при резании по шлаковой корке, окалине и пригару труднообрабатываемых сталей и сплавов.

Цель изобретения — повышение твердости,и прочности инструмента при резании с ударно-абразивным изнашиванием по шлаковой корке, окалине и пригару, В табл.! и 2 приведены примеры, иллюстрирующие предлагаемый способ.

Дополнительное введение в состав чугуна ниобия 0,5-1,5 мас.% при повышении содержания углерода (3,84,5 мас.%), ванадия (7-10 мас.7) и никеля (4-5 мас.%) способствуют дальнейшему повышению прочности и твердости режущего инструмента, изготовленного из чугуна и работающего в условиях ударно-абразивного изнашивания за счет увеличения количества упрочпяющей фазы в структуре быст25 рорежущего чугуна, повышения ее прочностных свойств, увеличения сил связи карбидов на границе с основой, равномерного распределения и уменьшения их размеров, выделение их в наиболее благоприятной глобулярной форме, обеспечивающей хорошее удержание их на поверхности режущей кромки инструмента. Ниобий, введенный в состав чугуна в количестве 0,51„5 »ac.%, как элеменг незначительно 35 растворяющийся в аустените, образу, ет прочные карбиды компактной формы, благоприятно влияющие на износостойкость инструмента. Находящиеся в расплавленном чугуне в виде дисперсных первичных выделений, комплексные карбиды ниобия с ванадием, титаном совместно с редкоземельными металлами (P3M) и бором являются центрами кристаллизации. Выделение этих упрочняю- 45 щих карбидов блокирует дислокации в основе чугуна при воздействии на него ударно-абразивных усилий при резании по шлаковой корке, окалине, пригару и благодаря этому затрудняет пластическую деформацию микрообъемов металла режущей кромки. Поэтому износостойкость резцов, содержащих в составе чугуна ниобий до 1,5 мас.% значительно вышее.

Однако увеличение содержания ниобия более 1,5 мас.% нецелесообразно, поскольку это не приводит к дальнейшему улучшению структуры. Наличие в составе чугуна менее 0,5 мас.7 ниобия не проявляется на выделение дисперсных первичных комплексных карбидов, что снижает прочность и стойкость режущего инструмента. Повышение содержания ванадия (7-10 мас.7) способствует увеличению в составе чугуна коколичества упрочненных комплексных карбидов. Увеличение ванадия в составе чугуна повышает прочностные свойства, твердость и вязкость образующихся -комплексных карбидов. Ввод в состав чугуна более 10 мас.% ванадия вызывает охрупчивание карбидов, что приводит к образованию сколов по режущей кромке. При содержании в чугуне менее

7 мас ° 7. ванадия твердость и прочность металлической основы не повышаются.

Наличие в составе чугуна никеля в количестве 4-5 мас.7. препятствует образованию карбидов в ледобури.те, позволяет получить после термической обработки мартенситную структуру. Дальнейшее повышение никеля (более 5 мас.7) в составе чугуна вызывает уменьшение твердости и прочности износостойкого чугуна. При наличии в чугуне менее 4 мас,% никеля наблюдается образование карбидов в ледобурите, которые не раство-, ряются и после термической обработки не обеспечивают получение мартенситной структуры. Хром, титан в составе чугуна способствуют увеличению количества упрочняющей фазы в структуре чугуна, повышению силы связи карбидов, эффективно влияют на повышение его прочностных свойств, твердости и эксплуатационной стойкости.

E

Введение в состав чугуна РЗМ в количестве 0,01-0,! мас.% которые являются активными элементами-модификаторами, способствует измельчению первичных зерен структуры, выделению первичных карбидов в наиболее благоприятной глобулярной форме, приво-. дит.к глубокому раскислению и рафинированию сплава. Особенно эффективко действие РЗМ на измельчение .. первичной структуры проявляется при совместном его вводе в чугун с ниобием и бором. При вводе в состав более 0,1 мас.% РЗМ образуются хрупкие составляющие карбидной фазы, появляются сложные хрупкие РЗИ, содержащие карбиды, приводящие к снижению экс3;8-4,5

14-18

7-10

0,05-0,5

0,05-0,5

0,3-0 5

4-5

0,02-0, l

0,5-1,5

40 углерод

Хром

Ванадий

Кремний

Г1арганец

45 Титан

Никель

Бор

Ниобий. .

Редкоземельные

50 металлы железо

0,01-0,!

Сстальное

3 12850 плуатационной стойкости режущего инструмента. При напичии в чугуне менее 0,01 мас. . РЗМ их действие как модификаторов, раскислителей не проявляется. Бор образует с -железом твердые растворы внедрения и в процессе закалки в структуре остается перенасыщенный бором аустенит, из которого при следующем фазовом-... превращ нии выделяются мелкие бориды,t0

Содержание бора при этом не должно превышать более 0,1 мас. так как содержание бора сверх этого количества действует как сильный стабилизатор карбидов. Поэтому термическая об- IS работка, предусматривающая растворение первичных карбидов в основе сплава и выделение вторичных карбидов, не достигает поставленной цели, а увеличение твердости HRC и повыше- 20 ние износостойкости за счет повышения содержания бора свыше 0,1 мас. уже не наблюдается. При содержании в чугуне менее 0,02 мас. бора его действие в стабилизации и измельчении карбидов не проявляется.

Углерод в составе чугуна в количестве 3,8-4,5 мас. является необходимым элементом для образования прочных сложных карбидообразующих 30 комплексов. Ввод в состав чугуна более 4,5 мас, углерода является нецелесообразным, так как вызывает образование крупных выделений карбидов, способствует охрупчиванию чугуна.

При содержании менее 3,8 мас. угле рода не происходит повышение твердости износо.-..тойкого чугуна °

Кремний, марганец в составе чугуна одновременно выполняют роль, как раскислителя сплава, так и способствует некоторому упрочнению металлической матрицы чугуна.

В качестве шихтовых материалов используют электродный бой, феррохром,, феррованадий, ферромарганец, ферросилиций, никель гранулированный, ферробор, феррониобий, ферротитан, лом низкоуглеродистой стали. РЗМ вгоцят в виде лигатуры ФСЗОРЗМ20 (с содержанием до 20 мас. P3M).

44 1

Из чугуна в металлический кокнль отливают опытные проходные резцы (с задними углами без отрицательных фасок со стружечными канавками нормальной точности) с основными размерами и техническими требованиями.

Режим термообработки резцов из чу" гуна включает томление 4 ч B низкотем-о, пературной печи при !260 С, подстужио ванне на воздухе до 500 С в течение

25 мин.,охлаждение в ниэкотемператур-: о ной печи прн 250 С с общим временем пребывания в ней 3 ч и последующей выгрузкой на воздух. Затем чугун подвергается закалке и отпуску.

Структура закаленного чугуна сложная. Она представляет собой мартенситную основу, в которой находятся комплексные карбобориды хрома, ванадия, ниобия н титана, сложные т карбиды хрома, РЗИ вкрапления "вторичных" карбидов и остаточный аустснит.

Основа чугуна легирована, преимущественно, хромом, никелем и ванадием.

Формyла изобретения

Чугун, преимущественно для режущего инструмента, содержащий углерод, хром, ванадий, кремний, марганец, титан, никель, бор, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю щ и Й— с я тем, что, с целью повышения твердости и прочности инструмента при резании с ударно-абразивным изнашиванием по шлаковой корке, окалине и . пригару, он дополнительно содержит ниобий при следующем соотнашешш элементов, мас. :

1285044

Таблица 1

Химический состав чугуна, мас.7.

Cr V Si

Mo Cu РЗМ Fe

Т1 Ni В

ro чугуна

Предлагаемый

Осталь3,8 14 IO 0 5

0,2

0,5 4,0 0,1 0,5—

0,01 ное

4,2 16 8 0,2 0,05 0,4 4,5 0,05 1,0—

0,05

4,5 18 7 0,05 0,5

0,3 5,0 0,02 1,5—

0,1

4,6 16 ll 0,1

0,6 4,5 0,2 1,2—

0,04

0,3

4,2 13 6 0,6

0,04 0,2 3,5 0,01 1,2—

0,009

6 3,9 19 9 0,04 0,5 0,3 4,2 0,03 1,6— и»

0,2

3,7 17 9 0,3

0,05

0 35 5,5 0,03 0,4—

0,2

Известный 3,0 16 2,5 1,0

0,5 0,8 1,0 0,2 — 0,7 1,0 0,05

«« Ю

Таблица

Твердость

HRC

Ударная вязкость

МПаСтойкость резцов, ч

Предлагаемый

3,1

750

3,0

710

2,9

720

2,4

680

2,3

660

2,7

700

12

680

2,6

650

Известный

f 1

ВНИИПИ Заказ 7604/29 Тираж 604 Подписное

Проиэв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Состав.испытываемо"

Состав испытываемого чугуна

Предел прочности на изгиб, M!Ia