Чугун Советский патент 1988 года по МПК C22C38/10 

:&

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях интенсивного абразив кого износа, сопровождаемого воздействием динамических нйгрузок.

Цель изобретения - повышение динамической прочности и улучшение стойкости к абразивному износу.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложен- ного состава обусловлен следующим. Углерод в заявляемом интервале концентраций обеспечивает образова- вне определенного количества высокотвердой структурной составляющей в виде карбидов ванадия (VC)„ При содержании углерода ниже 2,3 мас,% снижаются технологические свойства чугуна и количество карбидов. При содержании углерода в сплаве более 2,7 мас«% при отливке деталей в сухие песчано-глинистые формы наблюдается укрупнение карбидов, которые приводят к снижению пластических и прочностных свойств и, соответственно, динамической прочности.

Кремний в данном диапазоне концентраций способствует образованию ванадиево-карбидной эвтектики, а также используется для регулирования степени эвтектичности сплава, котора ;и1ияет на его технологические свойства. При содержании кремния менее 1,8% при указанной концентрации углерода ухудшаются технологические свойства, а более 2,8 мас,% - снижаются прочностные характеристики чугуна.

Марганец в пределах 059-1,8 повьшает жидкотекучесть чугуна При содержании ниже 0,9 мас,% марганец не оказьтает существенного влияния на технологические свойства сплава, Увеличение концентрации марганца свы ше 1,8 приводит к повышению устойчивости аустенита, что тормозргт его распад.

Медь в указанном концентрационном интервале понижает растворимость ва- надия в твердом раствореj увеличивает количество карбидов ванадия и повьшает износостойкость чугуна При содержании менее 0,3 мас,% заметного влияния на износостойкость чугуна медь не оказьшает. Присадка меди более 2,1 мае Л при кристаллизации от- ли.аок в песчано-глинистьгх формах

способствует графитизации сплава, чт снижает его износостойкость.

Никель в пределах 0,8-1,2 мас.% способствует повьшению твердости и, соответственно, износостойкости отливок после термообработки за счет измельчения продуктов распада аустени- та. При содержании никеля менее 0,8 мас.% и низкой скорости охлаждения при термообработке обнаруживаетс падение твердости отливок, что приводит к снижению износостойкости. При увеличении содержания никеля (свыше 1,2 мас„%) происходит незначительное уменьшение твердости деталей, но происходит удорожение сплава Дефицитность и дороговизна никеля требуют определения узких концентра- 4ЩОННЫХ интервалов его оптимального содержания.

При содержании вакация 4-6 мас.% обеспечивается образование ванадиево карбидной эвтектики на основе высокотвердых карбидов ванадия, микротвердость которых составляет 2110-2800 Н Эти карбиды обуславливают получение высокой износостойкости детали. Кроме того, в указанных пределах леги рующих элементов в сплаве наблюдается инверсия эвтектической структурной составляющей, что приводит к высоким пластическим свойствам и, соответственно, динамической прочности При содержании ванадия менее 4 мас,% в чугуне появляются колонии на базе карбида железа, которые увеличивают гетерогенность сплава и снижают прочностные свойства. Кроме того, появляются участки ледебурита, которые снижают износостойкость чугуна. Легирование ванадием свьжге 6 масо% при-водит к появлению избыточных карбидов ванадия грубого строения, уменьшению количества эвтектики, что снижает прочность и-износостойкость сплава.

Магний вводится в сплав для очистки его от серы и кислорода и уменьшения в связи с этим пленообразования при разливке и повьш1ения жидкотеку- чести при заполнении тонкостенных форм Менее 0,03 мае,7,, магния не оказывают заметного действия. Ввод более 0,08 мас,% магния экономически нецелесообразен.

Чугун известного и предложенного составов выплавляют в печи с кислой футеровкой по известной технологии. Присадку ванадия произволят в перегретый до 1500 С металл, находящийся в печи за 1 мин до выпуска из печи. Технологические пробы отливают в песчано-глинистые формы.

Абразивостойкость сплавов определяют на установке при сухом трении по абразивному кругу диаметром 50 мм и толщиной 15 мм при скорости вращения 200 об/мин в течение 1 мин. Величину износа определяют по потере веса образцов диаметром 10+0,5 м и длиной 25+0,1 мм по формуле

И 100%,

где И - износ, %;

Q первоначальная масса образца, г;

Q, - масса образца после испытания, г.

Динамическую прочность определяют путем разрушения массой 120 кг с высоты 0,5 м. Динамическую прочность оценивают по суммарной работе разрушения,

Химический состав и свойства чу- гунов приведены в таблице.

Как следует из таблицы, дополни-, тельный ввод в состав чугуна ванадия , а также изменение в нем содер- жания С, Си и Ni обеспечивают повышение динамической прочности на 1,5-4,8%, а также улучшение стойкости к абразивному износу в 2-2,3 раза,

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, магний и железо, отлич ающийся тем, что, с целью поБЬШ ения динамической прочности и улучшения стойкости к абразивному износу, он дополнительно содержит ванадий при следу ющем соотношении компонентов, мас.%: Углерод2,3-2,7

Кремний1,8-2,8

Марганец0,9-1,8

Никель0,8-1,2

Медь0,3-2,1

Магний0,03-0,08 Ванадий4-6

1 ЖелезоОстальное

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для отливок, испытьюающих динамические нагрузки в условиях износа. Цель изобретения - повышение динамической прочности и улучшение стойкости к абразивному износу. Новый чугун со- дepжиt, мае.,: С 2,3-2,7; Si 1,8-2,8; Мп 0,9-1,8; Ni 0,8-1,2; Си 0,3-2,1; Mg 0,03-0,08; V 4-6 и Fe остальное. Дополнительный ввод V в состав предложенного чугуна, а также изменение в нем соотношения С, Си и Ni обеспечили повышение динамической прочности на 1,5-4,8% и повышение стойкости к абразивному износу в 2-2,3 раза. 1 табл. с to с/)