Чугун
Иллюстрации
Реферат
Изобретение относится к металлургии , в частности к изысканию новых составов белых чугунов, работающих в условиях абразивного износа, сопровождающегося динамическими ударами . Целью изобретения является повьшение динамической прочности при сохранении высокой твердости. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,2-2,7; кремний 0,8-2,1; марганец 3,5-4,5; хром 23-25; ванадий 0,2- 0,35; никель 0,8-1,3; молибден 0,1- 0,25; магний 0,01-0,04; железо остальное . Динамическая прочность предложенного чугуна составляет 170 - 180 кДж; HRC 57-60. 1 табл. (Л со СП со tsD CD
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
9329 А1 (19) (11) (5!)4 С 22 С 37 08
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
° ,.г.
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4114758/31-02 (22) 29.07.86 (46) 15.12.87. Бюл. ¹ 46, (71) Днепропетровский инженерностроительный институт . (72) А.В.Татарчук,. С.Л.Бабченко, В.И.Большаков, В.С.Савега, В.С.Назарец, В.Ф.Карпенко, Л.Д.Савега и Г.Ф.Чоповой (53) 669.15-196 (088.8) (56) Патент Японии № 46-10472?, кл. С 22 С 37/08, 1971.
Авторское свидетельство СССР № 1301863, кл. С 22 С 37/08, 1985. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию новых составов белых чугунов, работающих в условиях абразивного износа, сопровождающегося динамическими ударами. Целью изобретения является повышение динамической прочности при сохранении высокой твердости. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,2-2,7; кремний 0,8-2, 1; марганец 3,5-4,5; хром 23-25; ванадий 0,20,35; никель 0,8-1,3; молибден 0,10,25; магний 0,01-0,04; железо остальное. Динамическая прочность предложенного чугуна составляет 170—
180 кДж; HRC 57-60. 1 табл.
13>9329
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов белых чугунов, работающих в условиях абразивного износа, сопровождаемого динамическими ударами.
Цель изобретения — повышение динамической прочности при сохранении высокой твердости.
Предложенный чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, молибден, магний и железо, при следующем соотношении компонентов, мас, :
Углерод 2,2-2,7
Кремний 0,8-2,1
Марганец 3,5-4,5
Хром 23-25
Ванадий 0,2-0,35
Никель 0,8-1, 3
Молибден 0,1-0,25
Магний 0,01-0,04
Железо Остальное
В предложенном чугуне существенно изменено содержание углерода, содержание марганца, хрома и дополнительно введен магний, что позволяет повысить динамическую прочность при сохранении высокой твердости.
Пределы содержания ингредиентов выбраны, исходя из следующего.
Углерод в предлагаемом интервале концентраций обеспечивает образование, определенного количества высокотвердой структурной составляющей в виде гексагональных карбидов хрома (Cr, Fe) > C>
При содержании углерода ниже 2,2 снижаются технологические свойства чугуна и количество карбидов. При содержании углерода в сплаве выше
2,7 при отливке деталей в сухие пес чано-глинистые формы наблюдается выделение хрупких заэвтектических карбидов ромбической формы, снижающих пластические и прочностные свойства .и соответственно динамическую прочность, Кремний в данном диапазоне концентраций способствует образованию эвтектики на базе карбида хрома (Сг, Fe)>C, а также используется для регулирования степени эвтектичности сплава, которая влияет на его технологические свойства и микроструктуру. При содержании кремния менее 0,8 при укаэанной концентрации углерода ухудшаются технологические
Ванадий в предлагаемом интервале является модификатором, действие которого начинается при содержании
0,2 и вышее. При содержании более
0,35 влияние ванадия на измельчение структурных составляющих и соответственно увеличение прочностных свойств практически не наблюдается.
Легирование никелем в предлагаемом интервале концентраций совместно с марганцем стабилизирует аустенит ниже точки эвтектического превраще ния. Кроме того, он увеличивает легированность матрицы чугуна. При содержании никеля менее 0,8 в микроструктуре чугуна наблюдается появление продуктов эвтектического превращения, что снижает динамическую прочность.
40 свойства, а более 2,1% ухудшаются прочностные характеристики. чугуна.
Марганец в пределах 3,5-4,5 при содержании никеля 0,8-1,3 обеспечивает стабилизацию остаточного аустенита. Присадка марганца дает возможность снизить в чугуне содержание дефицитного и дорогостоящего никеля.
При присадке марганца менее 3,5% наблюдается образование в чугуне продуктов эвтектического распада аустенита, что приводит к снижению динамической прочности.
В случае содержания марганца более максимального, не наблюдается значительных изменений в микроструктуре, а лишь приводит к падению механических свойств.
Хром в пределах 23-25 при наличии остальных компонентов сплава обеспечивает образование легированной хромом аустенитной матрицы повышенной микротвердости и.хромистокарбидной эвтектики на базе специальных карбидов хрома (Cr, FeJ„ C>. Наличие этой микроструктуры ббеспечивает повышение динамической прочности по сравнению с известным чугуном при сохранении высокой твердости. При содержании хрома ниже 23% снижается микротвердость чугуна, что приводит к падению абразивной стойкости сплава. Увеличение количества хрома более 25 не приво- дит к увеличению динамической прочности, но обусловливает вероятность образования кубического карбида хрома Cr С, присутствие которого из-за увеличения неоднородности стр уктуры приводит к падению механических свойств.
135932>
4 рования расплава магнием использовали кремний-магниевую лигатуру. Чугун выпускали иэ печи при 1410-1430 С и заливали в сухие песчано-глинистые формы для получения отливок (лопасти глиномешалок) массой 4,5 кГ.
Твердость чугуна по Роквеллу определяли непосредственно на отливках по
ГОСТУ 9013-59, динамическую прочность— т10 путем разрушения отливок падающим грузом массой 120 кг с высоты 0,5 м.
Динамическую прочность оценивали по суммарной работе разрушения.
ПрЬведенные испытания показали, — 15 что динамическая прочность предлагаемого чугуна в 1,8-1,9 раза вьппе, чем известного при сохранении высокой твердости.
Дннамич. Тверпроч- дость, ность, HRC
Чугун
С Si Mn Cr V Ni Ио Mg Pe кДж !
Предлагаемый
3,5 23 0,2 0,8
О, 1 0,01 69, 39 176 57
0 17 Ов025 66 535 180 59
0,25 0,04 63,76 170 60
2,2 0,8
2,5 1,5
2,7 2,1
4;0 24 0,27 1,0
4,5 25 0,35 1 3
Известный
3,2 1,95 1,0 9,2 0,28 2,0 О, 17 - 82,20 99 60
ВНИИПИ Заказ 6117/27 Тираж 605 Подписное
Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4
При увеличении никеля свьппе 1,3% твердость чугуна падает незначительно, но Происходит удорожание сплава
Высокая стоимость никеля требует строгого обоснования оптимального содержания никеля в износостойких чугунах.
В таблице приведены химический состав и свойства чугунов.
Молибден начинает оказывать эффек на улучшение прокаливаемости при содержании в сплаве свьппе 0,1 . Более
0,25 его ввод нецелесообразен, так как это ведет к удорожанию сплава.
Магний в пределах 0,01-0,04, рас кисляя жидкий чугун, уменьшает расход легирующих элементов и ванадия, а также значительно уменьшает количество образующихся в расплаве окислов хрома (они в виде пленки ухудша- 20 ют жидкотекучесть чугуна) и окислов железа, которые, располагаясь по границам зерен, снижают прочностные и пластические свойства сплава.
Пример. Для получение чугуна 25 предлагаемого состава приготовлены три смеси ингредиентов с содержанием элементов, взятых на нижних, средних и верхних пределах (плавки 1-3 соответственно). Одновременно выплавляли !0 известный чугун с содержанием ингредиентов по среднему пределу плавки (плавка 4).
Чугуны выплавляли по общеизвестной технологии в индукционной печи ИСТ- 35
0,06. В качестве шихтовых материалов использовали передельный чугун, стальной лом и ферросплавы. Для модифициФормула из обретения
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, молибден и железо, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повьппения динамической прочности при сохранении высокой твердости, он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас. .:
Углерод 2,2-2,7
Кремний 0,8-2,1
Марганец 3,5-4,5
Хром 23-25
Ванадий 0,2-0,35
Никель 0,8-1, 3
Молибден 0,1-0,25
Магний 0,01-0,04
Железо Остальное