Чугун Советский патент 1985 года по МПК C22C37/10 

сл

4

00

О5

00

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях износа при повышенных температурах.

Известен чугун lj , содержащий, мас.%:

Углерод3,2 - 3,9

Кремний1,5-3,0

Марганец0,2 - 0,7

Магний0,01 - 0,06

Барий0,02 - 0,20

Редкоземельные

металлы0,005 - 0,10

Кальций0,03-0,20

ЖелезоОстальное

Указанный чугун имеет невысокую прочность и износостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо,му результату является чугун, содержащий, мас,%:

Углерод 3,2 - 3,8 Кремний 1,6 - 2,6 Марганец 0,1 - 0,5 Магний 0,02 - 0,05 Кальций 0,01 - 0,05 Медь0,02-0,1

Алюминий 0,05 г 0,15 Редкоземельные

металлы 0,01-0,06 Железо Остальное

Этот чугун характеризуется пониженной склонностью к отбеливанию f2

Недостатками известного чугуна являются низкая стойкость к износу в условиях повьппенных температур, а также невысокие прочностные механические свойства.

Цель изобретения - повышение прочности и износостойкости в условиях повышенных температур.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, медь, алюминий, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит бор и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод3,2 - 3,8

. Кремний1,6-2,6

Марганец 0,3 - 1,0 Магний0,02 - 0,05

Кальций 0,01 - 0,05 Алюминий 0,05 - 0,15 Медь0,02 - 0,1

0,01 - 0,06 0,01 - 0,15 0,05 - 0,1 Остальное

При вводе бора в чугун, особенно кристаллизующийся с высокой скоростью, взамен расположенных по

границам зерен металла крупных включений фосфидной эвтектики образуется равномерно распределенная по всему сечению металла мелкая фосфидная эвтектика. Кроме того, введенный

в чугун бор соединяется с находящимся в жидком металле азотом, образуя нитриды бора, имеющие кристаллографическое и ориентационное соответствие с кристаллами растущего графита.

В результате в чугуне образуется большое количество дополнительных центров кристаллизации, что способствует графитизации металла и уменьшает его склонность к отбеливанию.

В то же время избыток бора сверх стехиометрического соотношения приводит к образованию карбидов бора, повьш1ающих износостойкость металла.

При вводе титана в структуре металла образуется повьшенное количество мелкодисперсного перлита и карбидов титана, измельчается зерно, что повышает механические свойства чугуна, его термостойкость и стойкость к коррозии. Оба вновь введенных элемента- повышают в условиях износа термическую стойкость металла, что объясняется образованием однородной структуры без междентритного графита.

Чугун выплавляют в вагранке. Шихта состоит из литейного чугуна ЛК 2, передельного чугуна Ml и силикокалыуш, варьированием соотношений которых обеспечивают необходимые содержания компонентов. Остальные компоненты вводят непосредственно в разливочный ковш редкоземельные металлы, медь и алюминий в виде сплава с кремнием, бор и титан в виде ферросплавов ферробора и ферротитана, магний в виде чушек с помощью колокольчика на специальной установке. Для.

компенсации тепловых потерь металла при вводе твердых добавок в разливочный ковш ваграночный чугун перегревают (несколько увеличив расход кок3 . 1 са) для обесп-ечения температуры чугуна на желобе вагранки 1380-14lO°C.

Исследованные составы чугунов применяют при литье труб диаметром 200 мм центробежным способом в водоохлаждаемые металлоформы и при отливке технологических проб для определения механических свойств и стойкости к износу. Износостойкость определяют на цилиндрических образцах диаметром 10 мм и длиной 50 мм, при сухом трении скольжения, нагретого до температуры образца по вращающемуся абразивному кругу на стан-, дартной машине МИ-1М. Для характеристики прочности чугуна образцы испытывают на разрыв, на твердость (НВ), а также определяют модуль кольцевой

634

прочности труб (Р) при комнатных температурах.

В таблице представлены исследованные составы чугунов и результаты проведенных экспериментов с нэпестным и предлагаемьм чугунами.

Как видно из таблицы, предлагаемый чугун (составы 5 - 7) imeeT более высокие прочностные механические свойства, а главное износостойкость по сравнению с известным (составы 1-3). Кроме того, отклонения от предлагаемых оптимальных пределов по содержанию элементов в чугуне в меньшую (состав 4) или большую (состав 5) сторону приводят к снижению износостойкости и механических свойств металла.

Продолжение таблицы

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний марганец, магний, кальций, медь, алкминий, редкоземельные металлы и железо, отличающийс я тем, что, с целью повышения прочности и износостойкости в условиях повышенных температур, он дополнительно содержит бор и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод Кремний Марганец Магний Кальций Алюминий Медь Редкоземельные металлы Бор Титан Железо

Известный J ..f 2 3

Предлагаемь Й 4

5 6 7 8

224 860 0,35

251 205 1080 0,22

307 233 690 0,17

395