Износостойкий чугун Советский патент 1983 года по МПК C22C37/00 

OQ 01 Изобретение относится к черной металлургии, в частности к состава износостойких чугунов. Известны износострйкие чугуны, содержащие углерод, кремний, марга нец, хром, молибден, никель, медь, титан, церий, магний, бор олово и железо. Наиболее близким по составу и д стигаемым свойствам к предлагаемом является чугун, содержащий, Углерод1,8-3,2 Кремний1,52,5 Марганец0,,9 Хром0,3-1 ,0 Никель0,3-1,2 Медь0,01-3,0 Ванадий . 0, Иттрий0,05-0,15 Церий0,,08 Железо Остальное Чугун обладает высоким уровнем ханических свойств I, . Однако износостойкость данного чугуна низкая. Цель изобретения - повышение из носостойкости чугуна, . Поставленная цель достигается т что чугун, содержащий углерод, кре ний, марганец, хром, никель, медь, ванадий, иттрий, церий и железй), д полнительно содержит титан, алюмин молибден и бор при следующем соотн шении компонентов, мас.%: Углерод3,2-4,2 Кремний . 2,25-3,0 Марганец6, Хром2,5-4,8 Никель0,5-6,5 Медь0,3-2,2 Ванадий0,3-4,85 Иттрий0,005-0,05 Церий0,02-0,05 Титан0,15-0,65Алюминий0,15-0,8 . Молибден0,4-1,8 Бор0,005-0,08 ЖелезоОстальное Содержание компонентов в чугуне в указанных пределах обеспечивает сокий уровень механических свойств чугуна и износостойкость. При содержании углерода менее 3.,2% структура чугуна становится белой, при содержании углерода, пр вышающем 4,2 в структуре появляет ся большое количество свободного г фита, что обуславливает .снижение прочности чугуна. При содержании кремния менее 2,25% образуется большое количество карбидов, а повышение более сопровождается образованием большого количества графита, что уменьшает прочностные свойства чугуна. Марганец значительно понижает эвтектоидное превращение железоуглеродисть1х сплавов и способствует аустенизации чугунов. При содержании марганца менее 6,5 матрица имеет мартенситную структуру. При содержании в составе чугуна марганца более 16% образуется карбидная фаза в виде крупных включений. Присутствие.в составе чугуна хрома обеспечивает оптимальное количество карбидной фазы и повышение ее микротвердости. Никель способствует аустенизации чугуна и повышает прочность металлической матрицы. При увеличении содержания никеля более 60 влияние его на свойства чугуна не выявляются, Медь способствует аустенизации и повышает жидкотекучесть чугуна. Повышение содержания меди больше 2,2 приводит к ее ликвидации по границам первичных зерен и уменьшению прочностных свойств чугуна. Ванадий в составе чугуна приводит к инверсии микроструктуры, Благоприятное влияние ванадия на микроструктуру и свойства износостойкого чугуна начинает проявляться при содержании ванадия больше 0,3%.Лри увеличении содержания ванадия в чугуне в количествах больше 4,85 дальнейшего улучшения микроструктуры и повышения свойств чугуна не наблюдается. Иттрий вводится в состав чугуна с 1 целью измельчения карбидной фазы, повышения ее Микротвердости, улучшения формы и уменьшения размеров графитовых включений. Влияние иттрия на структуру и свойства чугуна начинает проявляться при его содержании больше 0,005. Оптимальное содержание иттрия находится в пределах 0,005-0,05. При его содержании больше 0,05 начинают образовываться крупные включения карбидной фазы, что приводит к повышению хрупкости и уменьшению износостойкости чугуна. Церий способствует измельчению первичных фаз структуры и получению компактной или шаровидной формы графита. Его положительное:,действие на структуру и свойства чугуна проявляют-ся при содержании больше 0,02. При содержании церия более 0,05% значительно увеличивается количество карбидной фазы, хрупкость чуГуна повышается. Титан в используемых количествах является модификатором. Его модифици руемое действие начинает проявляться при содержании 0,15% При содержании титана больше 0,65% наблюдается ухуд шение формы и увеличение размеров графитовых включений, что приводит к снижению прочностных свойств чуГУна. Введение в состав чугуна алюминия способствует стабилизации структуры и свойств чугуна. Содержание в чугуне более 0,15 алюминия приводит к улучшению формы грЗфитовых включений и стабилизирует соотношениеколи чества фаз микроструктуры. Увеличени содержания алкминия а чугуне больше 6,8% приводит к ухудшению формы графита проявлению пленок окиси алюминия и уменьшению прочностных и антифрикционных свойств чугуна. Введение в состав чугуна молибден обеспечивает повышение прочности металличёской матрицы ;И увеличение износостойкости чугуна. Благоприятное влияние молибдена на микроструктуру И свойства чугуна начинает проявлят-ь сй при его содержании в чугуне боль.шё 0,4%, При увеличении содержания молибдена больше 1,8% его влияние на свойства чугуна не наблюдается. Бор способствует измельчению карбИдной фазы и повышает ее микротвердость. Влияние бора на микротвердост I карбидной фазы проявляется при его содержаний; больше 0,005%. При содерЛаний бора более 0,08% дальнейшего п

Таблица вышения микротвердости карбидной фаз.ы не наблюдается. Плавку исследуемых чугунов проводят в индукционных печах ИСТ-0,16, В качестве шихтовых материалов испольг зуют литейный и передельныйчугуны, гранулированный никель, катодную медь, вторичный алюминий, ферросплавы, молибдена, хрома, титана, бора, ванадия, 14ерия и иттрия. Из исследуемых чугунов отливают образцы для исследования микроструктуры и свойств чу-. гуна. ; Химический состав чугунов приведен в табл. 1. Исследование микроструктуры чугунов показало, что чугуны предлагае|;лого состёва по сравнению с извест 1ым имеют в 1,3-2,5 раза более мелкие включения карбидной фазы и в 1,2-1,А раза больше мелкие включения графита по форме близкие к шаровидным. Кроме карбидной фазы с микротвердостью 11 5-1260 Н в чугунах имеется сильно измельченная фаза .с микротвердостью 1865-1 0 Н. Наличие этой фазы связано с образованием сложнолегированных карбидов. В табл. 2 представлены резуль:таты механичесю/ix свойств чугунов. При испытаниях на износостойкость в качестве -контртела используют закаленную сталь itOX. . Как видно из таблицы, предлагаемый чугун при сохранении механических свойств на уровне известного обладает существенно более высокой износостойкостью. Экономический эффект от внедрения . предлагаемого чугуна за счет улучшения износостойкости чугуна составляет 2, ,1 на тонну готовой продукции.

ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углеродi кремний, марганец, хром, никель, медь, ванадий, ит.трий, церий и железо, отличают и йс я тем7 чтЬ| с целью повышения износостойкости при абразивном износе. он дополнительно содержит титан, алюминий, молибден и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: 3.2-,2 Углерод 2,25-3.0 Кремний 6,5-16,0 Марганец 2,5-«t.8 Хром 0,5-6,5 Никель 0,5-2,2 Медь 0,3-. 85 Ванадий 0,005-0,05 Иттрий 0,02-0,05 Церий 0,15-0,65 Титан 0,15-0,8 Алюминий 0,,80 Молибден 0,005-0,08 Бор § Остальное Железо

3,08 3,513,2 Углерод 2,1 2J82,67 Кремний - . : S 0,82 6v57,81 Марганец k,Q3,2.3,8i(3,97 2,252,73,02,86 .8,,371,5316,0