Износостойкий чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/06 

о:) оо

СП К

;о

Изобретение относится к черной металлургий, в частности к разделу износостойких чугунов, применяемых для работы в условиях интенсивного ударно-абразивного износа, сопровождаемого КОРРОЗИОНН1ЛМ воздействием 5 среды. Например деталям углеобогатительного оборудования.

Известен износостойкий чугун, используемый для работы в условиях абразивного износа, сопровождаемого Ю коррозионным воздействием бреды, содержащий , мае о %: углерод 1,,35; кремний 0,6-2,0; марганец - 2,8-3,9; хром 28-33; титан 0,05-0,3, цирконий 0,05-0,3 и железо - остальное 1. 15

Недостатком сплава является сравнительно невысокая абразивная и ударно-абразивная стойкость, связанная с наличием значительного количества остаточного аустенита (свы- 20 ше 50%), обусловленного высоким содержанием марганца (2,8-3,9%).

Наиб.олее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун, со- 25 держащий, мас.%: углерод 1,7-4,0; кремний 0,5-4,0; марганец 7-16; хром 15-32; алюминий не более б;. бор не более 0,1,молибден не более 1; ,азот О , 8-1,2 и железо - остальное 2 К недостаткам известного сплава, следует отнести повышенное содержание в нем марганца (7-16%), что приводит к стабилизации аустенита, снижению температуры начала мартенситногоос превращения,в результате чего уменьшается уровень твердости и износостойкости (абразивной и ударно-абразивной).

Цель изобретения - увеличение абразивной, ударно-абразивной стойкости в условиях коррозионного воздействия среды и твердости.

Поставленная цель достигается тем, что.в сплаве, содержащем, углерод, кремний, марганец, хром, бор, молибден, азот и железо, компоненты взяты 45 в следующем соотношении, мас.%: Углерод1,6-2,4Кремний0,4-1,0

Марганец1,0-2,0

Хром .26,0-33,,0 50

Бор0,02-0,5

Молибден0,5-1,5

. Азот0,02-0,1

ЖелезоОстальное

В предлагаемом чугуне высокая кор-- - розионная стойкость достигается соотношением углерода и хрома, созда ющим необходимую легированность твердого раствора.

Благодаря сочетанию сравнительно 60 низкого содержания марганца (1-2%) с молибденом и азотом чугун имеет более высокую температуру начала мартенситного преврав1ения и, следовательно, содержит меньше остаточного ,65

аустенита, снижающего твердость и износостойкость Это объясняется тем, что молибден, увеличивая устойчивость остаточного аустенита в перлитной и промежуточной областях, практически не снижает температуру начала мартенситного превращения.

При совместном легировании чугуна марганцем и молибденом в присутствии марганца происходит перераспределение молибдена между карбидами и основрй (увеличивается концентрация молибдена в металлической основе), что также увеличивает прокаливаемост Наличие азота, расширяющего у-область также способствует увеличению прокаливаемостй.

Кроме того, азот улучшает сопротивляемость межкристаллитной коррозии, т.ео повышает коррозионную стойкость сплава.

Кроме того, наличие в сплаве азота способствует повышению ударноабразивной стойкости чугуна в связи с измельчением литой структуры и увеличением стабильности карбидов.

Наличие бора, повышающего микротвердость карбидов, также способствует увеличению износостойкости.

П р и м е р„ Чугун выплавляли в индукционных и дуговых электричесjcHx печах с основной и кислой футеровкой, после чего проведены испытания абразивной, ударно-абразивной стойкости, прокаливаемости и температуры начала мартенситного превращения чугунов предлагаемого и известного составов.

Ударно-абразивную стойкость определяли на центробежном ускорителе ЦУК-3. Сущность метода состоит в том, что образцы подвергаются воздействию потоки абразивных частиц, создаваемого с помощью центробежного ускорителя. В радиальные каналы ротора ускорителя поступает абразив, который под действием центробежных сил вылетает из ротора и ударяет о поверхность закрепленных вокруг ротора образцов. Испытания проводили в водоугольных пульпах. Уголь-антрацит марки А Донецкого бассейна, фракция 0,5-3 мм, соотношение Т:( 2:1., Пульпа содержит ионы CI, , so|, Са02, Na Fe. .

Абразивную стойкость определяли методом чашечного шлифования в водопесчаных пульпах.

Прокаливаемость определяли методо теплового моделирования. Этот способ основан на программном охлаждении по заданным режимам. Температуру начала мартенситного превращения определяли магнитным методом с помощью анизометра Акулова.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Состав, мас.%

ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, бор, молибден, азот и железо, отличающийся тем,, что, с целью увеличения его абразивной, ударно-абразивной стойкости в условиях коррозионного воздействия среды и твердости, он содержит компоненты в следующем соотношении, в мас.%: Углерод1,6-2,4 Кремний0,4-1,0 Марганец1,0-2,0 Хром26,0-33,0 Бор0,02-0,5 Молибден . 0,5-1,5 Дзот0,02-0,1 ЖелезоОстальное 5

Твердость HRC отливки толщиной 15 мм

Твердость HRC отливки 100x400x400 мм

Абразивная стойкость К

Ударно-абразивна

90 10

стойкость К

Абразивно-коррозионная стойкост

Температура начала мартенситного превращения, с

Примечание: по вводу. Из таблищл видно, что предлагаемый чугун имеет более высокую твердость, чем известный при закалке как малых (толщиной 15 мм), так и больших (толщиной 100 мм) отливок. Чугун обладает высокой прокаливаемостью, ко- 50 торая обеспечивается за счет комплексного легирования марганцем, молибденом и азотом.

Благодаря сбалансированному соста- 55 ву по углероду, хрому и марганцу, а .

59,5

59

59

61

62

61

8,0 8,5

7,5

2,8 3,2

2,6

12,4 12,4 12,6

+160

+200

+270

Также совместному легированию молибденом и азотом предлагаемый чугун имеет более высокую температуру нйчала мартенситного превращения, вследствие чего он содержит меньше остаточного аустенита и имеет более высокую абразивную, ударно-абразивную и абразивно-коррозионную стойкость. Экономический эффект от использования изобретения при изготовлении проточной части насосов составит 500 тыс.руб. на 1000 т литья.