SU1583458A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей дробеметных аппаратов. Цель - повышение ударно-абразивной стойкости при сохранении уровн  механических свойств. Чугун содержит, мас.%: C 2,6-3,4

SI 0,1-0,8

MN 0,5-2

CR 16-24

NI 0,3-2,5

V 0,3-1,5

РЗМ 0,01-0,03

MG 0,01-0,03

NA 0,005-0,01

BI 0,001-0,005

CU 0,5-1,2

FE - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна MG, Na, BI и CU позвол ет повысить ударно-абразивную стойкость в 4,6 раза. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  сменных деталей дро- беметных| аппаратов.

Цель изобретени  - повышение ударно-абразивной стойкости при сохранении уровн  механических свойств в термообработанном состо нии.

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен тем, что содержание углерода и кремни  менее их нижнего предела (2,6 и 0,1%) существенно увеличивает в зкость и уменьшает твердость не только в литом состо нии, но и после термической обработки, что отрицательно сказываетс  на износостойкости.

Содержание этих элементов (каждого и в отдельности), превышающее верхний предел (3,4 и 0,8%), резко

снижает износостойкость из-за образовани  в структуре чугуна хрупких сложных эвтектических карбидов. Одновременно происходит снижение прочности при изгибе и ударной в зкости.

Содержание марганца меньше) нижнего предела (0,5%)приводит к образованию в литой структуре чугуна перлита , что увеличивает временные рехи- мы термической обработки и количество остаточного аустенита, а это ведет к увеличению износа детали.

Присадка марганца выше верхнего (2,0%) предела приводит к снижению твердости. Хот  это ведет к увеличе нию ударной в зкости, однако износостойкость существенно снижаетс . Веро тно это св зано с образованием остаточного аустенита в структуре (чугуна.

сд

00 ОЭ Ј СД 00

Дл  получени  чугуна„ в структуре которого содержитс  большое количество карбидов, обеспечивающих высокую стойкость к воздействию абразивного . износаs провод т легирование хромом и ванадием. Содержание последних менее их нижних пределов (16 и 0,3%) приводит к недостаточному легированию остаточного аустенита, образовавшегос  в процессе термической обработки. Содержание хрома и ванади  в количестве , превышающем их верхний предел (24 и 1,5%), также снижает износостойкость . Это можно объ снить тем, что они в избыточном количестве привод т к охрупчиванию за счет резкого увеличени  размеров отдельных карбидов , которые в процессе работы детали  вл ютс  сильными концентраторами напр жений у привод щими к преждевременному выходу из стро  вследствие разрушени .

Легирование никелем менее 0,3% не оказывает существенного вли ни  на формирование структуры .чугуна, а следовательно, на его свойства; при содержании его более 2,5% сказываетс  вли ние на стабилизацию аустенита, увеличива  его остаточное содержание после термической обработки, что снижает твердость и износостойкость.

Присадка меди в пределах 0,5 - 1,2% обуславливает требуемый эффект - равномерную прокаливаемость чугуна.

При содержании меди меньше нижнего (0,5%) предела свойства наход тс  на уровне известного. Верхний предел (1,2%) содержани  меди св зан с необходимостью получени  высокой прокаливаемо с ти при минимальном содержании остаточного аустенита.

Присадка висмута в чугун в пределах 0,001-0,005% способствует сферо- идизации эвтектических карбидов хрома , ч:то значительно повышает износостойкость , прочность и ударную в зкость за счет резкого уменьшени  их

надрезывайтего действи .

Содержание висмута в чугуне практически це вли ет на орфоло ию карбидов , на выше приводит к снижению прочностных, свойстр чугуна за счет выделени  карбидов висмута по границам зерен.

Дл  глубокого рафинировани  расплава и св зывани  примесных элементов (серы, фосфора и кислорода) в неметаллические соединени  округлой

o

S

0

5

0

5

0

5

0

5

формы с выделением их в шлак ввод т РЗМ, магний и натрий. Рафинирование существенно облегчает образование карбидов хрома и ванади  в процессе кристаллизации расплава.

Содержание каждого из этих элементов меньше нижнего предела (0,01; 0,01 и 0,005%) оказывает слабое вли ние на уменьшение вредного вли ни  серы, фосфора и кислорода, т.е. на изменение формы, уменьшение количества и характер распределени  неметал-1 лических включений, образующихс  при эвтектической кристаллизации. Присадка каждого из указанных элементов выше верхнего предела(0,03, 0,03 и 0,01%) приводит к по влению в структуре чугуна значительного количества интерметаллидных соединений, отрицательно вли ющих на прочностные и ударные свойства деталей. Следует отметить, что за счет введени  натри , обладающего сильной раскисл ющей способностью, вводимое количест- во магни  и РЗМ резко сокращаетс .

Пример. Выплавку чугуна про- вод т в индукционной печи ИСТ-0,5 с основной футеровкой. В расплав чугуна при 1490-1520С С ввод т легирующие элементы: никель, феррованадий, фер- рохром и медь. Перед сливом металла в ковш ввод т РЗМ, магний, натрий и висмут. Жидкий чугун при 1420-1460°С заливают в облицованный кокиль, получа  стандартные образцы дл  испыта-j ний, которые в дальнейшем подвергают термической обработке: нагрев до 980°С, выдержка 90 мин, закалка в масло, затем отпуск при 250-270 С в течение 2-3 ч.

Составы предлагаемого и известного чугунов приведены в табл.1, а, результаты испытаний физико-механических свойств по известным методикам - в табл.2. Испытани  на износ ведут непосредственно на детал х (лопатки дробеметных аппаратов) в производственных услови х в паре со стальной дробью и чугунной дробью.

Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод в состав чугуна Mg, Na, Bi и Си, а также повышение в нем содержани  Сг позвол ет повысить ударно-абразивную стойкость

Известный чугун содержит Zr 0,2Z и Ва 0,021 .

Таблиц

Claims (1)

1. Формула изобретения

   Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, редкоземельные элементы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения ударно-абразивной стойкости при сохранении уровня механических свойств в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит магний, натрий, висмут и медь при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод Кремний 2,6-3,4 0,1-0,8 5 Марганец 0,5-2,0 Хром 16-24 Никель 0,3-2,5 Ванадий 0,3-1,5 10. Редкоземель- ные элементы 0,01-0,03 Магний 0,01-0,03 Натрий 0,005-0,01 Висмут 0,001-0,005 15 Медь 0,5-1,2 Железо Остальное

   Таблица !

   • Содержанке химических элементов, мас.Х

   Чугун Углерод КремНИЙ Марганец Хром Никель - Ванадий | рзм Магний Натрий Висмут Железо Медь Предля- гаемый 1 2,6 0,5 1,0 16,0 0,3 0,3 0,02 0,01 0,005 0,002 Осталь- ¹,2 ' 2 3,2 0,3 ',5 22,0 2,5 о,з 0,01 0,02 0,01 0,00! ное 0,5 3 2,9 0,1 0,5 18,0 1,0 1,5 0,02 0,03 0,008 0,003 1,0 6 3,4 0,4 2,0 24,0 1,5 1,0 0,03 0,02 0.006 0.005 0.8 Извест- ный * 3,о 0,1 1,5 2,0 1,0 5,0 0,05 - - - -

   *ИэвестиыЙ чугун содержит Zr 0.2Z и Ba 0.02Z .

   Та блиц а 2

   Чугун Предел прочности на изгиб, МПа Удар- ная вязкость, / 7 кгс/см Твердость, HRC Ударноабразивный износ, г/м²' ч Предла- гаемый 1 780 1,3 58,0 5,5 2 906 0,9 60,5 4,2 3 950 1,0 60,0 3,0 4 873 0,8 61,0 3,8 Извест- ный 900 0,8 . 61,0 25,3