Чугун
Иллюстрации
Реферат
ОПИСАНИЕ
<щ785376
Союз Советскив
Социалистических
Республик
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01.02.79(21) 2719319/22-02 с присоединением заявки Мо (23) Приоритет
Опубликоваио071280. бюллетень Ио 45
Дата опубликования описания 10. 12. 80 (51)М. Кл.З
С 22 С 37/10
Государственный комитет
СССР ло делам изобретений и открытий (53) УДК 669.13-018.2(088.8) A А. Филиппенков, В. И. Довгопол, Э. Л. Воробьева, Б. Б. Модылевский и 6. P. Яхкинд (72) Авторы изобретения
Уральский научно-исследовательский институт черных (71) 3<<>НТе>Н металлов и Бакинский опытно-механический литейный завод им. Воровского (5 4) ЧУГУН
Изобретение Относится к области металлургии, в частности к ниэколегированному чугуну, предназначенному для изготовления деталей, работающих в абразивной среде в условиях ударного нагружения.
В настоящее время эа рубежом с целью повышения конструкционной прочности и иэносостойкости чугуна для отливок используются дефицитные легирую- 10 щие элементы, такие как Но, 1!. Ni,Со, М, имеющие высокую стоимость (1) .
В условиях СССР часто используются низколегированные чугуны с добавками Cr, Ti, V, В, Со и т.д., обла- 35 дающие определенной износостойкостью и прочностью (2 Такие .чугуны недороги, технологичны, однако, в связи с ростом производственных мощностей и интенсификации производства для ряда 20 деталей, например мелющих тел, указанные чугуны не могут быть применены из-за недостаточного запаса прочности и износостойкости вследствие низкой удароустойчивости. 25
Наиболее близким к описываемому изобретению по техническо.- сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, вес.Ъ: 30
Углерод 2,6-3,6
Кремний 1,3-2,8
Марганец 0,3-1,0
Хром 0,2-1,0
Титан, .0,05-0,4
Ванадий 0,1-0,25
Алюминий 0,1-0,3
Железо Остальное (3).
Указанный чугун по своим технологическим и физико-механическим свойствам в основном удовлетворяет требованиям, предъявляемым к чугунам, однако, является недостаточно иэносостойким и пластичным материалом.
Данный чугун обладает следующими недостатками: низкими значениями износостойкости, "йрочности, удароустойчивости и коррозионной стойкости.
Целью изобретения является повышение износостойкости, прочности,удароустойчивости и корроэионной стойкости е
Укаэанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий и железо, дополнительно содержит медь и азот при следующем соотношении компонентов,вес.%:
Углерод 2,6-3,6
Кремний 0,6-2,5
785376
Марганец . Хром
Титан
Ванадий
Алюминий
Медь
Азот ,.Железо
0,33-1,5
0,09-1,0
0,02-0,40
0 03-0,30
0,02-0,30
0,02-1,0, 0,005-0,04
Остальное, Повыаения срока службы предлагае" мого чугуна, применяемого, например, для мелющих тел цементной и горнорудной проМышленности, удалось достиг- нуть- путем дополнительного ле ирования медью и азотом. Повьвжние свойств (износостойкости и удароустойчивости) чугуна до " стигается путем комплексного легирования Ti, V, 41, Cu u N. В таком случае карбидообразующие элемеитй способствуЮт увеличению содержания перлита в металлической матрице,а такие элементы, как T) и Ч в указанных колйчествах, способствуют также
:измельчению графита. и повышению равномерности распределения его включений.
Учитывая, что свойства чугуна зависят как от графита, так и от матрицы, укаэанное влияние позволяет получить оптимум свойств за счет введения дополнительно в состав чугуна меди и азота.
По данным таблицы видно, что предлагаемый чугун обладает существенными отличиями"от -известного чугуна, вы60 ражакиаимися в повыаенных служебных характеристиках. При этом, введение новых элементов (Cu, И)производится за счет дешевых попутных продуктов и не требует значительного увеличения б5 . затрат на легирование.
Наиболее эффективным для низколегированных чугунов является одновре менное легирование элементами, противоположно влияющими на графитизацию
° Это относится к графитизирующим добавкам, повышающим термодинамическую активность углерода путем вытеснения карбидообразующих элементов из твердого раствора. Она оказывает положительное влияние на графитизацию в .областн эвтектического превращения, одйако," замедляет образование графита при эвтектиодном превращении, спо- . собствуя получению устойчивых перлитных структур.
Медь оказывает также положительное влияние на дисперсность матрицы чугуна, измельчая размеры дендритов аустенйта и повышая дисперсность перлита. При содержании меди до 1Ъ поФюИается" коррозионная стойкость чугуна, что важно при работе таких изде " лий,""Мак мелющие тела для горноруд,ной и цементной промышленности при размоле влажных материалов.
Азот"в предлагаемых нами количествах также сйособСтвует йовййййию служебных свойотв чугуна путем улуч, шения формы графита, литейных свойств отливок (при содержании на нижнем уровне 0,005% и выше),повыаения дисперсности всех структурных составляющих, увелйчения количества перлита (при содержании на средних и верхнем уровне 0,02-0,04%), особенно в сочетании с карбидообразующими элементами Ч И Ti. Азот препятствует графитизации как при кристаллизации, так и s эвтектоидном интервале.
Таким образом, азот и медь при соответствующих условиях кристаллизации и в сочетании с V, Ti, Cr и 41 положительно влияют на свойства чугу-. на: наличие V u Ti в сочетании с азотом препятствует образованию газовых раковин, грубых графитных выделений -."спели", которые резко снижают прочностные характеристики чугуна.
Азот и медь способствуют дальнейшей перлйтиэации структуры, повышают дисперсность структурных составляющих, тем самым повышая прочность,износостойкость чугуна и сопротивляемость ударным нагрузкам и улучшая слу жебные свойства чугуна На 50-80%.
Азот и медь способствуют расшире нию применимости чугуна предлагаемого состава, в. зав .имости от условий плавки и охлаждения может быть полу25 чен чугун разных классов (белый,се- рый, половинчатый) с хорошим комплексом свойств, что связано с образованием сложных нитридов (карбонитридов) титана, ванадия, алюминия и их роли
® в процессах карбидо- и графитообразования.
Медь в указанных количествах способствует повыаению коррозионной стойкости сплава.
Медь и азот способствуют дальнейшему упрочненню металлической матрицы за счет дисперсионного твердения.
В чУгунолитейном цехе Бакицского
4p С ТНС-Me H C 0 C Те НСТС 3BSOда им. Воровского на вагранках производительностью 3 т/час были проведены дополнительные плавки износостойкого предлагаемого чугуна. Химический состав и свойства чугуна приведены в таблице.
Удароустойчивость чугуна испытана на установке дробильнометательного действия, в таблице указано количест О во неразбитых при испытании мелющих тел. Относительная износостойкость получена при испытании на абразивный износ на машине ХБ-4, коррозионная стойкость испытана в среде проточной
55 морской воды.
78537б а о а ф н СЧ
° Ф IA ln а сч с с с
СЧ сФ In с1 т1 т4
Г СЧ СЧ, о о с с с о о о со <ъ о
«Ч а .Ъ сЧ а-(еЧ
Ю
Ю
%-1 е
OO ь с
Са о
Э
Р3
СЧ
Са
\ ь
ФЧ
О с
In с.4 с
< Ъ
\ ь ф 4 с
СЧ о с о
РЪ сЕ с о
ОЪ о о
РЪ с
l
РЪ Ъ с о
Ю с о с
A н о о
ЦФ аж
Э
Ф ч й1
2ЕЭМ
ffI a
oi м ае ни аоо,йо оно а ком с
sR
° н iv коо оох о ое
L ж оы н эн око н
oxö . ао ена аох
:»> Р с
III о н ж
Э
Е
Э
Ц
Э
K а
Э о
Ц и
К
z н о
Э
Itl
Э
Э о ci Ч н Э с а.
M Я
an и е о с с о о
an о э с с о
О C) н с с о о н 1 (Ч с с о о о In г4 о
ОЪ о е с,о
МЪ в в с с о
In \D с с
СЧ с-4 ф CV с с
РЪ
785376
Формула изобретения
0,03-0,30
0,02-0,30
0,02-1,0
0,005-0,04
Остальное .
Ванадий
Алюминий
Медь
Азот
Железо
2,6-3,8
0,6-2,5
0,33-1,5
0,09-1,0
0,02-0,40
Составитель Г. Дудик
Редактор В. Смирягина Техред М,Рейвес Корректор М. Демчик
Заказ 9203 71 Тираж 694 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР
IIo делам изобретений и открйтнй
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП"Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,4
Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий и железо, о т л и ч а ющ .и й.с я тем, что, с целью пощуаения иэнесостойкости, прочности, удароустойчивости,норрозионной стойкости, он дополнительно содержит медь и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%:
Углерод . Кремний
Марганец
Хром
Ym ан
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Патент Великобритании
Р 1336919, кл. С 22 С 37/00, 1972.
lO 2. Авторское свидетельство СССР
9 496320, кл. С 22 С 37/00, 1974.
3. Авторское свидетельство СССР
В 496321, кл. С 22 С 37/00, 1974.