Чугун Советский патент 1988 года по МПК C22C37/10 

4

Сдд

со

Изобретение относится к метал- . лургии и может быть использовано в производстве режущего инстру 1ента. Цель изобретения - повышение ударной вязкости, твердости и износостойкости. Чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: С 3 - 4,2; Si 0,1-1,0; Мп 0,5-1,5; Сг 25 - 30; Си 0,5-5,0; Мо 0,5-5,0; Ni 1,0- 3,5, Ti 1-1,5; V 0,1-2,5; Zr 0,5 - 5,0; N 0,05-0,1; Al 0,1-0,5; Nb 0,1-1,5; Ca 0,02-0,10; Mg 0,02-0,1; Ba 0,02-0,1; P3M 0,02-0,1 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ti V, Zr, N, Al, Ub, Ca, Mg, Ba и P3M обеспечивает повьшение ударной . вязкости в 1,33 раза, твердости в 1,14 - j 1,16 раза и износостойкости в 1,6-1,8 раза. 2 табл. С/)

NU

ел

Изобретение относится к металлургии, и частности для разработки составов чугуна, преимущетсвенно для резцов, применяемых дня обработки сплавов с пригаром и окалиной.

Цель изобретения - повышение ударной вяякости, твердости и износостойкости .

Выбор граничных пределов элемен- тов, дополнительно введен1тых в состав чугуна, (Ti,V,Zn,N,Al,Nb,Ca,Mi5s Ва и РМЗ) обусловлен следующим,

Добавки ниобия (1-1,5 мас.%) и титана (1-1,5 мас.%) способствуют вы делению стойких комплексных карбидов хрома, которые положительно влияют на прочность оцепления кристаллов в матрице чугуна. Они связывают углерод в нерастворимые соединения, которые в процессе термообработки не разлагаются. При вводе в состав чугуна менее I мас.% ниобия и менее 1 мас,% титана стойкость выделяемых таких прочных комплексных карбидов хрома снижается. Ввод более 1,5 мас.% ниобия и более 1,5 мас.% титана приводит к получению в высокохромистых чу- гунах крзшных выделений карбидов,которые отрицательно влияют на проч- .ность сцепления кристаллов, что и влияет на свойства чугуна.

Наличие в составе чугуна азота в количестве 0,05-0,1 мас.% способствует образованию карбонитридов хрома, ванадия, которые увеличивают твердость, износостойкость, а следовательно, и режущие свойства чугуна. Нитриды и карбонитРИДЫ ванадия своей стабильностью позволяют связывать углерод в соединения, обладающие по- вьшенной стойкостью к абразивному изнашиванию в процессе резания инструмента по пшаковой корке, пригару к окалине. При содержании в чугуне ме- нее 0,05 мас.% азота его действие на повышение абразивного -изнаггивания чугуна не проявляется. Ввод в чугуи более 0,1 мас.% азота приводит к ох рупчиванию и скалыванию режущей крон ки резца..

Дополнительное введение в состав чугуна в комплексе модифициру101Щ1х элементов таких как кальция (0,62 - 0,1 мас,%), магния (0,02-0,1 мас.%) бария (0,02-0,1 мас.%) и редкоземельных металлов (О,02-0, мас.%) совместно с элементом-раскислителе алюминием (0,1-0,5 мас.%) вызывает

глубокое раскисление, дегазацию, де- сульфурацию чугутга, спог.пбствует ия- мельчени. о первичной структуры чугуна к выделению сложных комплексжгх карбидов в наиболее, благоприятной глобулярной форме, обеспечивающей хорошее удержание их па поверхности режущей кромки, что увеличивает износостойкость чугуна. При вводе з чугун таких активных элементов-модиф икато- ров как кальций, магний, барий и редкоземельных металлов в количестве менее 0,02 мас,% их действие на глубокое рафинирование чугуна от серы, кислорода, водорода не проявляется, а также такое количество не содействует измельчению первичной стр псту- ры чугуна. Ввод в состав чугуна более 0,1 мас.% кальция, магния, бария и редкоземельных металлов вызывает образование крупных выделений карбидов, что нежелательно при получении прочной и износостойкой кромки резца

Алюминий в количестве 0,1-0,5 мас в составе чугуна выполняет- роль эле мента-рас ислнтв.пя. При содержании в чугуне менее 0,1 мас.% алюминия его действие как раскислитепя не проявляется, ввод в чугун более 0,5 мас.% алюминия приводит к спижению его износостойкости.

В качестве шихтовых материалов пр выплавке чугуна предлагаемого состава используют электродньш бой, феррохром, феррованадий, ферромарганец, ферросилиций никель граг:улированпый медь катодную, феррониобий, ферро- титан, ферромолибден, лом низкоуглеродистый. Элементы-модификаторы вводят в виде лигатур ЖКМК-6 (магний 9%5 кальций 6%, барий 3%, редкоземельные металлы 4%, остальное железо и крем}П1й). Лзот вводят в чугул в виде азотнроватпгаго феррохрома с содержанием 4% азота.

Химические составы известного и предлагаемого чугунор, а также уровень их свойств приведены в табЛс и 2..

Как следует из табл, 2, дополнительный ввод в состав чугуна Ti. V, Zr, FD, N, Al, Ca, Mg, Ba, PM3 обеспечивает no сравнению с известным, чугуном повышегп е ударной вязкости , в 1,33 раза, твердости в 1,14 ,16, раза и чзггосостойкостм в 1.6- 1 у8 раза.

Формула

изобретения

Чугун преимущественно для режу- щего инструмента, содержащий углерод, . кремний, марганец, хром, медь, молиб- ден, никель и железо, о т л и ч а ю - щ и и с я тем, что, с целью поньше- ния ударной вязкости, твердости и износостойкости, он дополнительно со- ю держит титан, ванадий, цирконий,азот, алюминий5 ниобий, кальций, магний, барий, редкоземельные элементы при следующем соотношении компонентов, мас,

Углерод Кремний

3-4,2 0,-1,0

Состав чугуне

Спаерявяив хокпонечтов, мае,

С Тсг Гт1 Т Я J HnjV |Г (Г I Zr Мо J ТТл Т Са j se I Г

,

325 1,0

3,528 1,2

4,230 1,5 2,825

3,50,50,11,5555

2,0,01,51,02,52,52,5

1,01.52,50,10,50,50,5

0,11,0---1,01,0

льнты

0,5-1,5

25-30 0,5-5,0 0,5-5,0 1-3,5 1-1,5 0,1-2,5 0,5-5,0 0,05-0,1 0,1-0,5 0,Ы,5 0,02-0,1 0,02-0,1 0,02-0,1

0,02-0,1 Остальное

Таблице t

11,П50,10,П20,10,10,020,1OcT.rribnDt

0,090,20,050,050,050,05 0,5 - 0,10,50,1П,020,020,1 1,0 - --- --- t ,0 - Т а б Л И Ц а 2