Износостойкий чугун

Износостойкий чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам белых износостойких чугунов, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях гидроабразивного износа, рабочих колес, цилиндровых втулок и других деталей насосов . Цель изобретения - повышение гидроабразивной износостойкости чугуна . Износостойкий чугун содержит углерод, кремний, марганец, никель, нитриды алюминия, молибден, оксиды РЗМ, хром, магний, ванадий, тантал, железо при следующем соотношении компонентов, мае. %; углерод 1,7-2,3; кремний 0,2-1,0; марганец 0,8-2,6; никель 0,5-1,0; нитриды алюминия 0,03-0,1; молибден 0,2-0,6, оксиды - РЗМ 0,05-0,2; хром 18,7-27,О,магний 0,02-0,1, ванадий 0,8-2,5-, тантал 0,22-1,4, железо остальное. Предложенный чугун обладает более высокой зксплуатационной стойкостью в условиях гидроабразивного изнашивания, что достигается получением мелкодисперсной мартенситно-аустенитной матрицы с комплексными карбидами, а также большей прокаливаемостью и лучшей однородностью в сравнении с известным чугуном. 2 табл. с сл оо 4ib Ю СО iu

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1341234 А1 (51)4 С 22 С 37/10 37/08

ОГ1ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCKOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4051918/22-02 (22) 07.04.86 (46) 30,09.87. Бюл. 1г- 36 (71) Производственное объединение

Гомсельмаш (72) В.И.Науменко, Ф.И.Титко, М,И.Карпенко, E.È,Ìàðóêîâè÷ и Т.И.Кныш (53) 669.15-196 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 950789, кл. С 22 С 37/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

М 973655, кл, С 22 С 37/10, 1982, (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам белых иэносостойких чугунов, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях гидроабраэивного износа, рабочих колес, цилиндровых втулок и других деталей насосов. Цель изобретения — повышение гидроабразивной износостойкости чугуна. Износостойкий чугун содержит углерод, кремний, марганец, никель, нитриды алюминия, молибден, оксиды

Р3М, хром, магний, ванадий, тантал, железо при следующем соотношении компонентов, мас. 7.: углерод 1,7-2,3; кремний 0,2-1,0; марганец 0,8-2,6 ° никель 0,5-1,0; нитрнды алюминия

0,03-0,1, молибден 0,2-0,6, оксиды

РЗМ 0,05-0,2; хром 18,7-27,0;магний

0,02-0, 1, ванадий 0,8-2,5; тантал

0,22-1,4, железо остальное, Предложенный чугун обладает более высокой эксплуатационной стойкостью в условиях гидроабразивного изнашивания, что достигается получением мелкодисперсной мартенситно-аустенитной матрицы с комплексными карбидами, а также большей прокаливаемостью и лучшей однородностью в сравнении с известным чугуном. 2 табл.

1341234

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к составам белых износостойких чугунов, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях гидроабраэивного износа, рабочих колес, цилиндровых втулок и других деталей насосов.

Цель изобретения — повышение гидроабразивной иэносостойкости, Износостойкий чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадиИ, никель, железо,тантал, магний, оксиды РЗИ и нитриды алюминия.

Состав и свойства предлагаемого и известного чугуна представлены в табл, 1 и 2.

Содержание основных компонентов, мас. 7: углерод 1,7-2,3; кремний 0,21,0 и марганец 0,8-2,6 определено исходя иэ практики производства белых иэносостойких чугунов для толстостенных литых деталей. При снижении содержания углерода менее 1,7 и кремния ниже 0,2 и повышении концентрации марганца более 2,6 мас,7 снижаются литейные свойства, трещиностойкость, увеличивается ликвация и снижается cTBGHJIbHocTb структуры и свойств, а при концентрации углерода более 2,3, кремния более 1,0 и марганца менее 0,8 мас. 7, структура в отливках становится грубой, снижаются микротвердость карбидов и матрицы, износостойкость и стабильность механических свойств чугуна в отливках.

Содержание легирующих добавок, мас, 7.: хром 18,7-27, никель 0 51,0, молибден 0,2-0,6, ванадий 0,82,5, определено экспериментально и ограничено пределами, ниже которых микротвердость карбидов и матрицы, прочностные свойства, глубина прокаливаемости и износостойкость недостаточны, а выше которых снижается стабильность структуры, увеличивается количество крупных карбидов, снижаются динамическая прочность и другие свойства в отливках, Дополнительное введE:Hèå тантала в количестве 0,22-1,4 мас,7 увеличивает количество карбидов, их трещиностойкость, микролегирует и упрочняет металлическую основу, измельчает структуру, уменьшает ее охрупчивание, блокирует дефекты крис— 1

50 с 5 таллической структуры, снижает ликвацию, повышает микротвердость карбидов стабильность, однородность структуры и механических свойств в отливках.

При концентрации тантала до 0,22 мас.7. микролегирующий эффект проявляется слабо, существенного упрочнения металлической основы и увеличения количества карбидов не достигается и стабильность твердости, иэносостойкости и служебных свойств в отливках низкая. При концентрации тантала более 1,4 мас ° 7. снижается пластичность, прокаливаемость и стабильность механических свойств чугуна в отлив-, ках, увеличивается количество карбидов по границам зерен, Введение магния в количестве 0,020,1 мас. повышает твердость, измельчает структуру, повышает трещиностойкость и износостойкость матрицы, прокаливаемость, микротвердость карбидов и матрицы, ее стабильность в отливках, что обеспечивает снижение гидроабраэивного износа и повышение механических свойств, С минимального содержания магния (0,02 мас. X) отмечается повышение твердости и износостойкости чугуна в отливках, при его концентрации в чугуне вьппе

0,1 мас,X отмечается снижение литейных свойств растворимости магния в металлической основе и снижение динамической прочности и стабильности структуры и свойств чугуна, Микролегирование чугуна 0,05—

0,2 мас, 7. оксидами РЗМ обусловлено их упрочняющим влиянием на матрицу, иэмельчением и изменением морфологии карбидов, повышением микротвердости матрицы и карбидов. При увеличении оксидов РЗМ более 0,2 мас. 7. снижается трещиностойкость и износостойкость, а при концентрации до

0,05 мас, X микротвердость матрицы недостаточна..

Нитриды алюминия (0,03-0,1 мас.7) имеющие высокую твердость, являются эффективными модифицирующими добавками, сохраняющими твердость при отпуске, иэмельчающими структуру и повышающими твердость и микротвердость чугуна, механические свойства, прокаливаемость, износостойкость.

При их концентрации до 0,03 мас. 7. модифицирующий эффект проявляется слабо, а.при концентрации более

0,1 мас. 7: нитриды алюминия не раст1341234

1,7-2,3

0,2-1,0

18,7-27

0,8-2,6

0,2-0,6

0,8-2,5

0,5-1 ° 0

0,22-1,4

0,02-0, 1

Углерод

Кремний

Хром

Марганец

Молибден

Ванадий

Никель

Тантал

Магний

Оксиды редкоземельных металлов

Нитриды алюминия

Железо

35

0,05-0,2

0,03-0,1

Остальное

Таблица

Содержание компонентов в чугуне, мас, Х

Компонент

Известный

2,5

1,6

2,3

1,9

1,7

2,3

Углерод

1,2

0,1

1,0

0,6

0,2

0,3

Кремний

17,0

16,6

27,0

25,1

18,7

28,2

Хром

Марганец

Никель

3,2

0 5

2,6

1,5

0,8

0,4

0,7

1,2

0,2

1,0

0,5

1,0

0,22

1,8

0,1

1,4

0,9

Тантал воряются полностью в матрице, повышается концентрация неметаллических включений, увеличивается неоднородность структуры, что приводит к снижению иэносостойкости, трещиностойкости и механических свойств чугуна в отливках, Пример. Опытные плавки чугуна проведены в индукционной печи с использованием литейных чугунов марки ЛК-4, ЛК-5, предельных чугунов

М2 и ПЛ-1, лома чугунного 17А, силикомарганца СМН-17, ферротантала, магниевой лигатуры, стального лома,брикетов оксидов РЗМ, аэотированного ферроалюминия, феррохрома, феррованадия, ферросилиция и других ферросплавов. Чугун перегревали до 15501570 С и выпускали при 1500-1530 С в литейные ковши с магниевой лигатурой, брикетами оксидов РЗМ и другими микролегирующими и модифицирующими добавками. Из чугунов отливали цилиндрические образцы диаметром

30 мм, технологические ступенчатые пробы с максимальной толщиной 500 мм и отливки заготовок деталей насосов.

Усвоение тантала составило 88-93Х, магния 48-547, оксидов РЗМ 74-79K, нитридов алюминия 83-91Х.

Лабораторные и опытно-промышленные испытания образцов и отливок проводят после закалки с 970-1050 С и отпуска при 560-580 С, В табл. 2 приведены данные о микротвердости, иэносостойкости, механических и эксплуатационных свойствах. Микротвердость определяли на приборе ПМТ-3 а трещиностойкость — на технологической пробе.

Из данных табл. 2 следует, что предлагаемый чугун обладает более высокой эксплуатационной стойкостью

5 в условиях гидроабразивного изнашивания, что достигается получением мелкодисперсной мартенситно-аустенитной матрицы с комплексными карбидами, а также большей прокаливаемостью и лучшей однородностью по сравнению с известным чугуном. Оптимальные значения твердости, износостойкости и механических свойств в отливках достигаются при их нормализации с температуры 970-1050 С.

Формула изобретения

Иэносостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, никель и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения гидроабразивной иэносостойкости, он дополнительно

25 содержит тантал, магний, оксиды РЗМ и нитриды алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

1341234

Продолжение табл . 1

Компонент т

1 Предлагаемый

Известный

0,3

0,04

0,1

0 05

0,02

Магний

2,7

0,5

2,5

1,3

0,8

0 5

Ванадий

0,8

0,02

0,6

0,4

0,2

0 5

0,4

0,03

0,2

O 08

0 05

Нитриды алюминия

0,12

0,01

0,05 0,1

0,03

ОстальОстальОстальОстальОстальОстальЖелезо ное ное ное ное ное ное

Таблица 2

Показатели

Известный

Предлагаемый

960

1080

990

1370

1320

1310

Твердость, HRC

66

60

60

Коэффициент износостой14,8

12,8

8,8

15,4

15,6

8,6 кости

18120

16740

14130

17500

17280

13780

5460

5650

5580

5200

5820

5020 матрицы

22,5

53,0

9,4

12,4

15,2

52,2

Трещиностойкость 7

124

136

103

138

100

132

Эксплуатационная стой2980

1440

3760

3910

3480

1400 кость ч

ВНПИПИ Заказ 4404/32 Тираж 604 Подписное

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

Молибден

Оксиды Р3М

Предел прочности при из- гибе, МПа

Микротвердость, Н: карбидов

Износ цилиндровых втулок при скорости пульп 3 5 м/с, мг/см ч

Содержание компонентов в чугуне, мас. 7, Свойства иэносостойких чугунов