SU1700087A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к износостойким чугунам. ЦелЬ изобретени  - повышение механических и эксплуатационных свойств. Предлагаемый чугун содержит, мас.%: углерод 2,2-3,2; кремний 1,2-1,6; марганец 1,5-2,7; хром 2,1-3,5; титан 0,1-0,3; ванадий 0,6-1,2; алюминий 0,01-0,03; ниобий 0,08-0,7; молибден 0,13-0,6; бор 0,02-0,14 и железо остальное, 2 табл.

Description

(Л

С

Изобретение относитс  к металлургий, в частности к изысканию износостойких чу- гунов, работающих в услови х кавитацион- но-эрозийного изнашивани .

Известен износостойкий чугун, содержащий мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Железо

2,4-3,5 1,4-2,2 0,5-1,5 1,0-1,7 0,2-0,7 Остальное

Этот чугун имеет нестабильные механические свойства.

Известен чугун следующего химического состава, мас.%:

Углерод3,3-3,8

Кремний0,7-1,2

Марганец0,1-0,3

Хром

Никель

Молибден

Магний

Медь

Церий

Железо

0,1-0,3

3,5-4,0

0,3-0,5

0,04-0,06

2,5-3,0

0,02-0,04

Остальное

Известный чугун имеет нестабильную твердость (340-444 НВ) и низкую кавитаци- онно-эрозионную стойкость.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  чугун, содержащий, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Титан

Ванадий

Алюминий

2,6-3,5

1,2-1,8

0,3-0.8

0,2-0,5

0,1-0,4

0.1-0,25

0,1-0,2

ЖелезоОстальное

В качестве технологической примеси звестный чугун может содержать до 15 мас.% фосфора и доО,15 мае,% серы.

Структура известного чугуна в отливках бразцов диаметром 25 мм перлитно-це- ентитна , а механические и эксплуатацинные свойства следующие:

Предел прочности при

изгибе, МПа700-780

Твердость НВ400-550

Уда роустойч и воет ь

циклов600-800

Кавитационно-эрозионна  стойкость,

мг/м2 гс140-165

Коэффициент износостойкости Ка1-1,05

Недостатками известного чугуна  вл ютс  низкие механические свойства.

Цель изобретени  - повышение механических и эксплуатационных свойств.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что угун, содержащий углерод, кремний, марганец , хром, титан, ванадий, алюминий и железо, дополнительно содержит ниобий, молибден и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,2-3,2

Кремний1,2-1,6

Марганец1,5-2,7

Хром2,1-3,5

Титан0,1-0.3

Ванадий0,6-1,2

Алюминий0,01-0,03

Ниобий0,08-0,7

Молибден0,13-0,6

Бор0,02-0,14

ЖелезоОстальное

Проведенный анализ предлагаемого чугуна показывает, что на данный момент неизвестны технические решени , з которых были бы отражены указанные отличи . KpONje того, указанные признаки  вл ютс  необходимыми и достаточными дл  достижени  положительного эффекта. Это позвол ет сделать вывод о том, что данные отличи   вл ютс  существенными, Дополнительное введение в чугун ниоби , молибдена и модифицирование его бором обеспечивает в нем значительное повышение механич еских свойств.

Дополнительное введение ниоби  обусловлено его высокой легирующей сггособно- стью и повышением микротвердости, механических и эксплуатационных свойств при сохранении удароустойчивости. Его вли ние начинает сказыватьс  с концентрации 0,08 мас.%, а при увеличении его содержани  более 0,7 мае. % снижаетс  однородность структуры и стабильность механических свойств.

Молибден упрочн ет матрицу, повыша  износостойкость, твердость и эксплуатационные свойства. Прм концентрации молибдена до 0,13 мас.% твердость, прочность, износостойкость и термостойкость чугуна недостаточны, а при увеличении концентрации молибдена более 0,6 мас.% снижа0 егс  удароустойчивость и пластические свойства,

Бор в количестве 0,02-0,14 .% введен как эффективна  модифицирующа  до- бавка, повышающа  однородность

5 структуры, устран юща  а структуре образование междендритного графита, способствующа  увеличению прочностных характеристик и предела выносливости при изгибе.

0 При концентрации бора до 0,02 мас.% модифицирующий эффект про вл етс  слабо , а при увеличении концентрации бора более 0,14 мас.% повышаетс  угар металла, окмсленность границ раздела металличе5 ской матрицы и снижаетс  стабильность механических и эксплуатационных свойств чугуна в отливках.

Присутствие в чугуне титана ь количестве 0,1-0,3 мас,% микролегирует матрицу

0 карбидами титана и тугоплавкими включени ми , измен   ее природу, улучшает рас- предетение графита в неметаллических включени х, повышает износостойкость, плотность и герметичность чугуна, его со5 протиал емость воздействию коррозионных сред. При концентрации титана до 0,1 мас.% повышение износостойкости и коррозионной стойкости несущественны, а при увеличении его содержани  более 0,3 мас.%

0 снижаютс  пластические свойства, предел прочности при изгибе и удароустойчивости .

Хром (2 ,5 мас.%) и ванадий (0,6- 1,2 мас.%)  вл ютс  основными легирую5 щи ми компонентами, обеспечивающими повышенные кааитациснно-зрозионные свойства, При увеличении их концентрации выше верхних пределов снижаютс  пр.едел прочности при изгибе, а при концентраци х

0 менее нижних пределов - твердость и эксплуатационные свойства недостаточны,

Алюминий служит раскисл ющей и модифицирующей добавкой, а концентраци  марганца повышена до 1,5-2,7 мас.%, что

5 увеличивает содержание аустенита и снижает концентрацию перлитной составл ющей , повыша  кавитационно-корозмонную стойкость. Повышение содержани  марганца более 2,7 мас.% вызывает увеличение концентрации цементита, укрепл ет структуру и снижает предел прочности при изгибе и удароустойчивости.

Пример, Выплавку чугуна провод т в дуговой электропечи. Легирование чугуна хромом Х98, ферромолибденом ФМо1, фер- рованадием ФВд2, ферромарганцем ФМн75 и феррониобием ФН658 производ т в электропечи при 1760-1780 К, а модифицирование ферротитаном ФТиЗОБ, ферробором ФБ2 и ферроалюминием и производ т в ковше при 1720-1740 К. Заливку чугуна производ т в сухие жидкосте- кольные формы дл  получени  30 мм образцов, технологических ступенчзтых проб и износостойких отливок.

В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, а в табл, 2 - их механические и эксплуатационные свойства.

Кавитационно-эрозионную стойкость определ ют на гидроабразивных установках при средней скорости гидроабразивных потоков 75 м/с.

Как видно из габл. 2, механические и эксплуатационные свойства предлагаемого чугуна значительно выше, чем известного.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Чугун, содержащий углерод, кремний,

   марганец, хром, титан, ванадий, алюминий и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  механических м эксплуа тац онных свойств, он дополнительно со- держит молибден ниобий и бор при следующем соотношении компонентов, «ас.%:

   Углерод2.2-3,2

   Кре кмй1,2-1,6

   гЛарганец1,5-2,7

   Хром2,1-3,5

   Т хтэн0,1-0,3

   Взкадмй0,5-1,2

   Алюминий0,01-0,03

   Молибден0,13-0,6

   Ниобий0,08-0,7

   Бор0,02-0,14

   ЖелезоОстальное.

   Таблица 1