Чугун Советский патент 1987 года по МПК C22C37/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста- в@в белых чугунов, работающих в условиях абразивного износа, сопровождаемого динамическими ударами.

Цель изобретения - повьшение динамической прочности при сохранении высокой твердости.

Предложенный чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, молибден, магний и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Никель

Молибден

Магний

2,2-2,7 0,8-2,1 3,5-4,5

23-25 0,2-0,35

0,8-1,3 0,1-0,25 0,01-0,04 Железо Остальное В предложенном чугуне существенно изменено содержание углерода, содер- жание марганца, хрома и дополнительно введен магний, что позволяет повысить динамическую прочность п ри сохранении высокой твердости.

Пределы содержания ингредиентов выбраны, исходя из следующего.

Углерод в предлагаемом интервале концентраций обеспечивает образование, определенного количества высоко- твердой структурной составляющей в виде гексагональных карбидов хрома Cr, Fe , Ci

При содержании углерода ниже 2,2% снижаются технологические свойства чугуна и количество карбидов. При содержании углерода в сплаве выше 2,7% при отливке деталей в сухие пес чано-глинистые формы наблюдается выделение хрупких заэвтектическик кар- 45 0,2% и вьшге. При содержании более

бидов ромбической формы, скижаютщх пластические и прочностн ые свойства и соответственно динамическую прочность.

Кремний в данном диапазоне концентраций способствует образованию эвтектики на базе карбида хрома Сг, FelyCj, а также используется для регулирования степени эвтектич- ности сплава, которая влияет на его технологические свойства и микроструктуру. При содержании кремния менее 0,8% при указанной концентрации углерода ухудшаются технологические

50

55

0,35% влияние ванадия на измельчен структурных составляющих и соответ венно увеличение прочностных свойс практически не наблюдается.

Легирование никелем в предлагае мом интервале концентраций совмест с марганцем стабилизирует аустенит ниже точки эвтектического превраще ния. Кроме того, он увеличивает ле рованность матрицы чугуна. При сод жании никеля менее 0,8% в микростр туре ; чугуна наблюдается появлени продуктов эвтектического превращен что снижает динамическую прочность

5

0 5

О

5

0

свойства, а более 2,1% ухудшаются прочностные характеристики.чугуна.

Марганец в пределах 3,5-4,5% при содержании никеля 0,8-1,3.% обеспечивает стабилизацию остаточного аусте- нита. Присадка марганца дает возможность снизить в чугуне содержание дефицитного и дорогостоящего никеля. При присадке марганца менее 3,5% наблюдается образование в чугуне продуктов эвтектического распада аусте- нита, что приводит к снижению динамической прочности.

В случае содержания марганца более максимального, не наблюдается значительных изменений в микроструктуре, а лишь приводит к падению механических свойств.

Хром в пределах 23-25% при наличии остальных компонентов сплава обеспечивает образование легированной хромом аустенитной матрицы повышенной микротвердости и.хромистокарбидной эвтектики на базе специальных карбидов хрома Сг, Pel 7 С. Наличие этой микроструктуры обеспечивает повышение динамической прочности по сравнению с известным чугуном при сохранении высокой твердости. При содержании хрома ниже 23% снижается микротвёрдость чугуна, что приводит к падению абразивной стойкости сплава. Увеличение количества хрома более 25% не приводит к увеличению динамической прочности, но обусловливает вероятность образования кубического карбида хрома ,, присутствие которого из-за увеличения неоднородности структуры приводит к падению механических свойств.

Ванадий в предлагаемом интервале является модификатором, действие которого начинается при содержании

0

5

0,35% влияние ванадия на измельчение структурных составляющих и соответственно увеличение прочностных свойств практически не наблюдается.

Легирование никелем в предлагаемом интервале концентраций совместно с марганцем стабилизирует аустенит ниже точки эвтектического превращения. Кроме того, он увеличивает леги- рованность матрицы чугуна. При содержании никеля менее 0,8% в микроструктуре ; чугуна наблюдается появление продуктов эвтектического превращения, что снижает динамическую прочность.

При увеличении никеля свьше 1,3% твердость чугуна падает незначительно, но Происходит удорожание сплава. Высокая стоимость никеля требует строгого обоснования оптимального содержания никеля в износостойких чугунах.

В таблице приведены химический состав и свойства чугунов.

Молибден начинает оказывать эффект 0 путем разрушения отливок падающим

на улучшение прокаливаемости при содержании в сплаве свыше 0,1%. Более 0,25% его ввод нецелесообразен, так как это ведет к удорожанию сплава.

Магний в пределах 0,01-0,04%, рас-15 что динамическая прочность предлагакисляя жидкий чугун, уменьшает расход легирующих элементов и ванадия, а также значительно уменьшает количество образующихся в расплаве окислов хрома (они в виде пленки ухудшают жидкотекучесть чугуна) и окислов железа, которые, располагаясь по границам зерен, снижают прочностные и пластические свойства сплава.

Пример. Для получение чугуна предлагаемого состава приготовлены три смеси ингредиентов с содержанием элементов, взятых на нижних, средних и верхних пределах (плавки 1-3 соответственно) . Одновременно вьшлавляли известный чугун с содержанием ингредиентов по среднему пределу плавки (плавка 4).

Чугуны выплавляли по общеизвестной технологии в индукционной печи ИСТ- 0,06. В качестве шихтовых материалов исцользовали передельный чугун,стальной лом и ферросплавы. Для модифици

рования расплава магнием использовали кремний-магниевую лигатуру. Чугун выпускали из печи при 1410- 1430 С и заливали в сухие песчано-глинистые формы для получения отливок (лопасти глиномешалок) массой 4,5 кГ.

Тверддсть чугуна по Роквеллу определяли непосредственно на отливках по ГОСТу 9013-59, динамическую прочность

грузом массой 120 кг.с высоты 0,5 м.

Динамическую прочность оценивали по суммарной работе разрушения.

ПрЬведенные испытания показали.

емого чугуна в 1,8-1,9 раза Bbmie, чем известного при сохранении высокой твердости.

20 Формула изобретения

Чугуя, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, молибден и железо, отличающийся тем, что, с целью повьште- ния динамической прочности при сохранении высокой твердости, он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

2,2-2,7 0,8-2,1 3,5-4,5

23-25 0,2-0,35 0,8-1,3 0,1-0,25 0,01-0,04 Остальное

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию новых составов белых чугунов, работающих в условиях абразивного износа, сопровождающегося динамическими ударами. Целью изобретения является по- вьшение динамической прочности при сохранении высокой твердости. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,2-2,7; кремний 0,8-2,1; марганец 3,5-4,5; хром 23-25; ванадий 0,2- 0,35; никель 0,8-1,3; молибден 0,1- 0,25; магний 0,01-0,04; железо остальное. Динамическая прочность предложенного чугуна составляет 170 - 180 кДж; HRC 57-60. 1 табл. (Л со СП со tsD CD