SU1694681A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве деталей дробеметных аппаратов. Цель изобретени  - повышение предела прочности при раст жении, твердости и износостойкости в термообработанном состо нии. Новый чугун содержит мас.%: С 2,9-3,3; SI 0,01-0,2; Мп 0,2-0,6; Сг 21-28; В 0,005-0.05; Са 0,005-0,05; Ti 0,4-1,0 и Fe остальное. Дополнительный ввод в предложенный чугун титана, а также изменение в нем содержани  SI и Мп позволили повысить сгв в 1,25-1,4 раза; HRC в 1,05-1,10 раза и износостойкость в 1,32-1,38 раза. 2 табл.

Description

Ё

Изобретение относитс  к области металлургии , в частност и к разработке состава чугуна дл  производства деталей дробемет- ных аппаратов

Цель изобретени  - повышение предела прочности при раст жении, твердости и износостойкости.

Изобретение иллюстрируетс  примерами конкретного применени .

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим

Содержание углерода (2,9-3,3%) близко к эвтектическому При содержании углерода менее 2,9%, износостойкость понижаетс  из-за уменьшени  количества упрочн ющей фаз-ы. Увеличение содержани  углерода более 3,3% нарушает однородность литой структуры, что приводит к снижению износостойкости

Кремний (0.01-0,2%) и марганец (0,2- 0,6%) специально в состав чугуна не ввод тс , а  вл ютс  неизбежными добавками, попадающими с шихтовыми материалами. Кремний уменьшает прокаливаемость, особенно сильно при его содержании более 0.2%. Содержание кремни  в чугуне менее 0,01% труднодостижимо при использовании обычных шихтовых материалов, а также как и содержание марганца менее 0.2% Увеличение содержани  марганца более 0,6% приводит к снижению точки началз мартенситного превращени  и возрастанию стабильности и количества остаточного аустенита, снижающих абразивную износостойкость .

Хром (21,0-28,0%) необходим дл  образовани  износостойких карбидов типа (Cr, Fe) Сз и СпгСз. При содержании хрома менее 21 % образуютс  карбиды типа (Fe, Сг)зС, снижающие абразивную износостойкость

О Ч)

Јь о

00

При содержании хрома более 28% в структуре чугуна присутствуют крупные и хрупкие кзрбиды типа М2зСб. также снижающие абразивную износостойкость.

Введение в чугун кальци  (0,005-0,05%) основано на его способности взаимодействовать с серой. При содержании серы до 0,03% дл  полной десульфурации достаточно до 0,05% кальци . Кальций способствует равномерному распределению неметаллических включений по объему отливки и получению более дисперсной и однородной литой структуры. Содержание кальци  менее 0,005% слабо вли ет на дендритную структуру чугуна и морфологию неметаллических включений и этого количества недостаточного дл  подавлени  вредного вли ни  серы. Содержание кальци  выше 0,05% приводит к образованию крупных неметаллических включений, загр зн ющих сплав и снижающих его свойства.

Бор (0,005-0,5%),  вл  сь поверхностно- активным элементом, упрочн ет и стабилизирует границы зерен, замедл ет рост кристаллов, способству  измельчению структуры, что повышает стойкость чугуна в услови х удар- ных нагрузок. Присадка бора меньше 0,005% мало эффективна, а больше 0,05% приводит к охрупчиванию, образованию термических трещин, огрублению структуры и, следовательно, снижению абразивной износостойкости.

Титан (0,4-1,0%) способствует измельчению зерна, устран ет столбчатое строение отливок, модифицирует чугун, позвол ет получать однородные механические свойства по толщине отливки, способствует очищению металла от неметаллических включений. Смещает эвтекто- идную точку вправо, уменьша  количество перлита и увеличива  в нем содержание углерода .

Титан способствует образованию эвтек- тоида с достаточно высокой твердостью и увеличению размеров его полей, уменьшению и исключению цементитной эвтектики. Совокупность этих факторов приводит к увеличению в зкости чугуна и уменьшению в процессе износа выкрашивани  эвтектики . Вли ние титана более эффективно при введении его совместно с бором.

При содержании титана менее 0,4% повышение износостойкости не наблюдаетс , так как в основном в структуре образуютс  нитриды титана, а карбонитридов нет, что приводи к снижению износостойкости чугуна . При содержании в сплаве титана более 1,0% карбонитриды титана больших размеров располагаютс  по границам аустенитных зерен, что снижает износостойкость, трещиноустойчивость и жидкотекучесть.

Известно применение в чугунах титана, но в данном чугуне он играет специфическую роль.

Функциональное назначение титана про вл етс  в том, что наилучшие свойства чугуна достигаютс  при комплексном легировании хромом, бором и титаном за счет

изменени  баланса углерода между аусте- нитом и эвтектическим расплавом.

Кроме этого, существенным отличием следует признать и ограничение содержаний кремни  и марганца в чугуне только тем

количеством, которое вноситс  с другими шихтовыми материалами в процессе плавки . Чем меньше в данном чугуне будет кремни  и марганца, тем выше его износостойкость . На основании изложенного можно сделать вывод о том, что данное техническое решение обладает существенными отличи ми.

П р и м е р. В индукционной тигельной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой

выплавл ли опытные составы предлагаемого чугуна и чугуна, прин того за прототип (табл.1) по общеприн той технологии. Бор в виде ферробора, титан в виде ферротитана и кальций в виде силикокальци  вводили в

ковш при выпуске металла из печи.

Из различных составов чугуна заливали отливки лопаток дл  дробеметной камеры. После охлаждени  до комнатной температуры лопаток подвергали термической Обработке по режиму: нормализаци  при 1050°С, выдержка.2 ч. Из части лопаток вырезали образцы дл  исследовани  структуры, твердости и износостойкости. Остальные лопатки устанавливали на роторы дробеметных камер, где они проходили промышленные испытани  на стойкость в рабочих услови х.

Микроструктура литого чугуна представл ет собой аустенит и хромистокарбидную эвтектику с карбидами типа СгтСз, TIC, (Ре,Сг)Сз. Структура после термообработки троостомартенсит и карбиды.

Износостойкость образцов из лопаток определ ли согласно ГОСТ 23.208-78. В качестве эталона использовали образцы из ст.45., а абразива - электрокорунд зернистостью № 16-П по ГОСТ 3647-71. Износ определ ли по разности масс образцов, оп- ределенных до и после испытани . Относительную износостойкость определ ли по формуле

к -г 9Э Р Nn Ки-С-9п-Я-Кэ

где дэ. Эп - среднее арифметическое значение потери массы эталонных и исследуемых образцов;

- плотности эталонного и исследуемого материалов. .5

Свойства чугуна известного и предложенного состава приведены в табл. 2.

Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод в состав предложенного чугуна титана и изменение в его составе содержани  SI и Мп позволили повысить о в 1,25-1,4 раза: HRC - в 1,05-1,10 раза и износостойкость - в 1,32-1,38 раза.

0

5

Claims (1)

1. Формула изобретени  Износостойкий чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, хром, бор, кальций и железо, отличающийс   тем, что, с целью повышени  предела прочности при раст жении, твердости и износостойкости в термообработанном состо нии, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод2.9-3,3

   Кремний0,01-0.2

   Марганец0,2-0,6

   Хром21-28

   Бор0,005-0.05

   Кальций0,005-0.05

   Титан0,4-1.0

   ЖелезоОстальное

   Таблица 1

   Таблица 2