ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ Российский патент 2017 года по МПК C22C37/04 

Изобретение относится к металлургии, а именно к износостойким чугунам с шаровидным графитом для производства литьем деталей, предназначенных для работы в условиях ударно-абразивного износа при температуре до 500°C, в частности деталей машин для изготовления асфальта, бетона и т.п.

Известен высокопрочный чугун с шаровидным графитом для клиньев, содержащий углерод, кремний, ванадий, медь, никель, марганец, серу, фосфор, хром, магний, РЗМ и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углерод 3,8-4,5 кремний 2,5-4,5 ванадий 3,5-4,5 медь 0,1-1,5 никель 0,1-2,0 марганец до 0,8 сера до 0,1 фосфор до 0,15 хром до 0,1 магний до 0,05 РЗМ до 0,03 железо остальное

(SU 322394, С22С 37/00, опубликовано 30.11.1971).

Недостатком известного чугуна, металлическая основа которого содержит графитную и ванадиево-карбидную эвтектики, является то, что он обладает требуемыми свойствами только после сложной термической обработки (изотермическая закалка).

Наиболее близким является износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, ванадий, медь, никель, марганец, магний, алюминий, церий, кальций, бор и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углерод 2,8-4,0 кремний 1,5-3,5 ванадий 3,0-8,0 медь 0,2-0,8 никель 3,0-5,0 марганец 0,2-1,0 магний 0,02-0,1 алюминий 0,1-0,4 церий 0,03-0,20 кальций 0,05-0,20 бор 0,2-0,4 железо остальное

(RU 2401316, С22С 37/04, опубликовано 10.10.2010).

Известный износостойкий чугун с шаровидным графитом, литая металлическая основа которого содержит графитную и ванадиево-карбидную эвтектики, обладает требуемыми прочностными свойствами только до температуры 300°C.

Задачей изобретения является создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с высокой твердостью и прочностью в литом состоянии (без применения термообработки) для работы в условиях ударно-абразивного износа до температуры 500°C.

Технический результат достигается тем, что износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит углерод, кремний, ванадий, медь, никель, марганец, магний, алюминий, церий, кальций, бор, ниобий и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углерод 2,8-4,0 кремний 1,5-3,5 ванадий 3,0-8,0 медь 0,2-0,8 никель 3,0-5,0 марганец 0,2-1,0 магний 0,02-0,1 алюминий 0,1-0,4 церий 0,03-0,20 кальций 0,05-0,20 бор 0,2-0,4 ниобий 0,5-2,0 железо остальное

Введение ниобия в состав чугуна по изобретению способствует измельчению зерна металлической основы и появлению тугоплавких карбидов ниобия, температура плавления которых составляет 3770°C, что способствует повышению жаропрочности чугуна, так как температура плавления карбидов ванадия составляет 2800°C.

Содержание ниобия менее 0,5% не обеспечивает эффективного измельчения зерна металлической основы и образования необходимого количества тугоплавких карбидов ниобия. Увеличение количества ниобия свыше 2,0% не способствует существенному повышению жаропрочности чугуна, при этом повышается себестоимость изготовления износостойких отливок.

Плавку чугуна проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, медь, ванадий и ниобий, вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1480-1520°C на зеркало расплава вводят кремний и марганец в виде 75%-ного ферросилиция и 60%-ного ферромарганца. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий и бор в виде ферроцерия и ферробора кладут на дно разливочного ковша перед выпуском в него жидкого металла из печи.

Химический состав, количество карбидов VC и NbC и длительная прочность известного (прототип) и предложенного чугунов приведены в таблице. Испытание на длительную прочность при изгибе проводили при температуре 500°C.

Из представленных данных видно, что длительная прочность чугуна по изобретению в литом состоянии снижается меньше (4-16%) в сравнении с известным чугуном (60%). Кроме того, чугун по изобретению имеет более высокую твердость.

Применение предлагаемого износостойкого чугуна с шаровидным графитом для отливок, например бронефутеровок и лопаток смесеприготовительной системы изготовления асфальта, бетона и т.п., позволяет существенно повысить температуру эксплуатации этих деталей с 300 до 500°C за счет меньшего снижения длительной прочности при изгибе нового чугуна по сравнению с прототипом в 4-15 раз.

Изобретение относится к металлургии, а именно к износостойким чугунам с шаровидным графитом для производства литьем деталей, предназначенных для работы в условиях ударно-абразивного износа при температуре до 500°C, в частности деталей машин для изготовления асфальта, бетона и т.п. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас. %: углерод 2,8-4,0; кремний 1,5-3,5; ванадий 3,0-8,0; медь 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; марганец 0,2-1,0; магний 0,02-0,1; алюминий 0,1-0,44; церий 0,03-0,20; кальций 0,05-0,20; бор 0,2-0,4; ниобий 0,5-2,0; железо - остальное. Изобретение направлено на создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с высокой твердостью и прочностью в литом состоянии, без применения термообработки, для работы в условиях ударно-абразивного износа до температуры 500°C. 1 табл.

Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, ванадий, медь, никель, марганец, магний, алюминий, церий, кальций, бор и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас. %:

углерод 2,8-4,0 кремний 1,5-3,5 ванадий 3,0-8,0 медь 0,2-0,8 никель 3,0-5,0 марганец 0,2-1,0 магний 0,02-0,1 алюминий 0,1-0,4 церий 0,03-0,20 кальций 0,05-0,20 бор 0,2-0,4 ниобий 0,5-2,0 железо остальное