Чугун Советский патент 1991 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях гидроабразивного износ а.

Цель изобретения - повышение износостойкости при гидроабразивном износе.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.

Дополнительно введенный молибден легирует металлическую основу, повышает ее твердость, измельчает структуру и повышает склонность к бейнитному превращению и износостойкость при гидроабразивном износе. При концентрации молибдена до 0,15 мае. % измельчение графита и повышение твердости и износостойкости при гидроабразивном износе и склонности к бейнитному превращению недостаточны, а при концентрации молибдена более 2,5 мэс.% снижаются технологические и упругопластические свойства и увеличивается износ при гидроабразивном износе.

Магний модифицирует и раскисляет чугун, повышая плотность и монолитность матрицы, фактор формы графита, очищает металл от примесей и границы зерен, что обеспечивает существенное повышение стабильности герметичности и износостойкости при гидроабразивном износе. При концентрации магния до 0,02 мас.% модифицирующий и раскисляющий эффекты недостаточны, а герметичность чугуна в отливках и износостойкость при гидроабразивном износе низки; при концентрации магния более 0,06 мас,% повышаются его угар, содержание неметаллических включений и снижается стабильность структуры, герметичности, износостойкости при гидроабразивном износе и служебные свойства.

Дополнительно введенный кобальт в количестве 0,32-0,75 мас.% микролегирует матрицу, повышает ее стойкость против коррозии и износа, увеличивает износо- стрйкость в условиях гидроабраэивного износа. Его концентрация принята от

Ё

содержания 0,32 мас.%, с которого начинает сказываться его влияние на износостойкость при гидроабраэивном износе, и ограничено концентрацией 0,75 мас.%, выше которой снижаются стабильность структуры,упругопластическиеи эксплуатационные свойства.

Фосфор отбеливает, измельчает структуру, повышает механические свойства, поверхностную прочность и износостойкость при гидроабразивном износе. При концентрации фосфора до 0,04 мас.% его отбеливающий эффект и повышение поверхностной прочности и износостойкости при гидроэб- разивном износе сказываются незначительно, а при концентрации фосфора более 0,08 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен. снижаются пластические свойства, склонность к бейнитному превращению и износостойкость при гидроабразивном износе.

Никель и титан упрочняют матрицу, повышают ее коррозионную стойкость, увеличивают твердость, стабильность структуры, склонность к бейнитному превращению, что обеспечивает повышение хрупкой прочности, износостойкости при гидроабразивном износе, ударно-уствлостной долговечности. Концентрации титана менее 0,02 мас.% и никеля менее 0,3 мас.% приводят к резкому снижению хрупкой прочности, коррозионной стойкости и износостойкости при гидроабразивном износе, а при концентрации титана более 0,3 мас.% и никеля более 1,0 мас.% снижается стабильность структуры, повышается содержание интерметаллид- ных и неметаллических включений по границам зерен, что приводит к снижению ударно-усталостной долговечности и износостойкости при гидроабразивном износе.

Хром и ванадий обеспечивают высокую коррозионную стойкость и твердость матрицы, что повышает характеристики износостойкости при гидроабразивном износе. При увеличении содержания хрома более 7,1 мас,% и ванадия более0,7 мас.% снижаются трещиностойкость, эксплуатационная и ударно-усталостная долговечность. Содержание алюминия и меди ограничено 0,5 мас.% каждого, так как при более высоком их содержании снижается однородность структуры, механических и эксплуатационных свойств. Содержание церия принято в количестве 0,02-0,06 мас.%, что модифицирует и способствует улучшению формы графита, коррозионной стойкости и износостойкости при гидроабразивном износе.

Содержание основных компонентов (углерода 2,0-2,7, кремния 0,3-0,7 и марганца

0,7-1,3 мас.%) в отливках обеспечивает повышение стабильности структуры и свойств, оптимальную износостойкость при гидроабразивном износе и высокие эксплуатационные свойства.

Алюминий в количестве 0,02-0,05 мас.% способствует раскислению, модифицированию расплава и повышению механических и технологических свойств чугуна.

0Плавку чугуна известного и предложенного составов проводили в открытых индукционных печах методом переплава.

В качестве шихтовых материалов при опытных плавках используют чугунный лом,

5 литейные и передельные чугуны, возврат собственного производства, полуфабрикат- ный никель НПЗ, зеркальный чугун 341, феррованадий, феррохром, ферромарганец, ферромолибден и другие ферросплавы.

0 Кобальт и неокисляющиеся легирующие добавки вводят вместе с шихтой, а легкоплавкие ферросплавы, лигатуры и модификаторы - после раскисления металла за 3-6 мин перед разливкой непосредст5 венно в литейные ковши.

Способ производства чугуна включает загрузку компонентов шихты, подогретой до 350-450°С, в печь при наличии болота, перегрев расплава до 1480-1520°С. Присад0 ку меди, фосфора, титана, церия, магния и других легкоплавких добавок и компонентов проводят после доводки химического состава по основным компонентам перед рлзливкой металла в сухие литейные формы.

5В табл. 1 приведены химические составы износостойких чугунов ряда плавок. Определение содержания ингредиентов в чугунах проводят по стандартным методикам количественного дифференцированно0 го химического анализа.

В табл. 2 приведены механические и технологические свойства износостойких чугунов опытных плавок. Механические, свойства в отливках определяют после их

5 нормализации с температуры 960-990°С и, изотермической выдержки при 350-370°С. Испытание на гидроабразивное изнашивание проводят на трубных литых заготовках на стендах с использованием

0 гидроабразивных потоков при концентрации абразивных частиц карбид кремния 7,1- 7,5 г/л.

Как видно из табл. 2, дополнительное введение в состав чугуна кобальта, молиб5 дена и магния позволило повысить износостойкость при гидроабразивном износе в 8,15-10 раз.

Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, алюминий, медь, титач, церий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости при гидроабразивном износе, он дополнительно содержит кобальт, молибден и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,0-2,7

Кремний0,3-0,7

Марганец0,7-1,3

Хром2,3-7,1

Никель

Ванадий

Алюминий

Медь

Титан

Церий

Кобальт

Молибден

Магний

Железо

0,3-1.0

0,2-0,7 0,02-0,05

0,1-0,5 0,02-0,3 0,02-0.06 0.32-0.75

0,15-2.5

0,02-0.06

Остальное

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок, работающих в условиях гидроабразивного износа. Цель - повышение износостойкости при гидроабразивном износе. Новый чугун содержит, мас.%: С 2-2,7; Si 0,3-0,7; Мп 0,7-1,3; Сг 2,3-7,1; NI 0,3 -1,0; V 0,2-0.7; AI 0,02-0,05; Си 0,1 -0,5; TI 0,02-0,3; Се 0,02-0,06; Со 0,32-0,75; Мо 0,15-2,5; Мд 0,02-0,06 и Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Со, Мо и Мд позволяет повысить по сравнению с известным изнссостсйкость в условиях гидроабразивного износа (абразивный материал - карбид кремния в количестве 7,1-7,5 г/л) в 8,1-10 раз. 2 табл.

Химические составы известного и предложенного чугунов

Свойства чугуна известного и предложенного составов

Таблица 1

Таблица 2