Серый чугун Советский патент 1986 года по МПК C22C37/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составов износостойких серых чугунов, предназначенных для изготовления литых деталей, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания при отрицательных температурах и получаемых непрерывными методами литья.

Цель изобретения - повышение ударно-абразивной износостойкости чугуна при низких температурах.

Пример. Опытные плавки проводят в открытых индукционных печах методом переплава с перегревом расплавов до 1773-1803 К. Присадку азоти рованного ферромарганца и других азотированных лигатур проводят непосредственно в печь, а свинца, си- ликокальция, редкоземельных металлов и других модификаторов - в подогре- тый литейный ковш перед выпуском в него чугуна при 1763-1793 К. Изготовление заготовок производят непрерывными горизонтальными методами литья

Химический состав известного- и предлагаемого чугунов приведе в табл.1.

Дополнительное введение в состав предлагаемого чугуна кальция в количестве 0,03-0,08 мас.% измельчает структуру металлической основы, уменьшает содержание газов, очищает границы зерен, улучшает форму графита и неметаллических включений, увеличивает прочность и износостойкость при низких температурах. Введение в чугун менее 0,03 мас,% кальция на структуру и свойства существенного влияния не оказывает, а содержание кальция более 0,08 мас.% нецелесообразно, так как в этом случае дает себя знать графитизирующая его способность и снижение сопротивляемости ударным нагрузкам.

В чугун вводят свинец в количестве 0,02-0,07 мас.%, являющийся в сером чугуне стабилизирующей, упрочняющей и отбеливающей добавкой, способствующей измельчению графита и неметаллических включений и обеспечи- вающей блокирование этих включений и дефектов упаковки, что повьш1ает ударную вязкость и износостойкость при ударе в условиях низких температур. При содержании свинца до 0,02 мас.% он не обеспечивает необходимой структуры и свойства чугуна в отливках при низких температурах.

а при содержании более 0,07 мас.% усиливается и снижаются пластические свойства.

Концентрация основных компонентов, мас.%: углерод 2,4-3,6; кремний 1,2- 2,2; марганец 0,3-0,7, установлена, исходя из практики производства износостойких чугунов с мелкозернистой структурой и необходимости исключения из нее содержания феррита.

Медь в количестве 0,3-0,7 мас.% вводят как графитизирутощую и легирующую добавку, измельчающую структуру, повышающую пластические свойства и износостойкость чугуна при низких температурах. При более высоких концентрациях (более 0,7 мас.%) снижается твердость, а при содержании до 0,3 мас.% снижается ударная вязкость чугуна,,

Цирконий в количестве 0,03 - 0,17 мас.% и сурьма в количестве 0,02-0,,07 мас.% вводят как стабилизирующие структуру микролегирующие добавки, способствующие упрочнению перлита и повышению износостойкости. Влияние их на структуру и свойства начинает сказываться соответственно -с концентраций 0,03 и 0,02 мас.%, а при увеличении их содержания более 0,07 мас.% снижаются ударная вязкость и пластические свойства чугуна.

Модифицирующие компоненты (редкоземельные металлы, азот и иттрий) в расплавленном металле создают необходимое количество центров кристаллизации, что способствует измельчению структуры отливок, повышению износостойкости и пластичности при низких температурах. Их концентрация в чугуне принята от содержания, при котором начинает сказываться их модифицирующее действие на структуру и свойства чугуна. При увеличении концентрации редкоземельных металлов и иттрия более 0,07 мас.% значительно увеличивается отбел, снижаются пластические свойства и износостойкость при ударе в условиях низких температур, а при увеличении содержания азота более 0,1 мас.% увеличивается количество неметаллических включений и снижаются механические свойства.

Сравнительные испытания износостойкости проводят на испытательной установке при ударе, образуемом через абразивную ленту, изготовленную

312359714

из тканевой шлифовальной шкурки типа Как видно из табл.2, предлагаемьй

2 с абразивным материалом из нормаль-чугун обладает более высокой стойного электрокорунда марки 15А зернис-костью в условиях изнашивания при от

тостью 16-П. В качетсве охлаждающейрицательных температурах в сравнении

среды используют жидкий азот. 5с известньм чугуном.

На трубных заготовках, полученных Предлагаемый чугун целесообразно

на линии непрерывного горизонтальногоиспользовать в литейном производстве

литья, определяют гидроабразивныйдля изготовления различных профилей,

износ при воздействии потоков, за-из которых методом механической обгрязненных абразивом. Результаты ис- toработки выполняют детали для различпытаний приведены в табл.2.ных гидравлических машин и аппаратов.

Таблица

Железо Остальное Остальное-Остальное Остальное Остальное Остальное

Предел прочности при растяжении, МПа 310 350

Ударная вязкость при 223к, ВДж/м

0,02.4 0,036

2,12 2,51

0,67

Т.а блица 2

376

388

312

342

0,048 0,054 0,020 0,033

3,24 3,40 2,15

2,38

0,35 0,23 1,07

0,88