SU1678890A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к разработке составов белых износостойких чугунов, с повышенной микротвердостью карбидов дл  работы в услови х ударно-абразивного износа.

Цель изобретени  - повышение ударно- абразивной стойкости.

Содержание основных компонентов, мас.%: углерод 2,58-2,76; кремний 0,51- 0,88; марганец 0,85-1,65 определено исход  из практики производства белых чугунов дл  износостойких литых деталей, работающих при ударных нагрузках. При снижении содержани  углерода (менее 2,58 мас.%) и кремни  (менее 0.51 мас.%) и повышении концентрации марганца (более 1,65 мас.%) снижаютс  литейные свойства, ударна  в зкость , трещиностойкость, увеличиваетс  ликваци  и снижаютс  стабильность структуры , ударно-абразивна  износостойкость, эксплуатационные свойства При концентрации углерода бопее 2.76 мас.% кремни  более 0,88 мае % и марганца менее 0.85

мас.% структура в отливках становитс  грубой , снижаютс  микротвердость карбидов и матрицы, их износостойкость и стабильность ударной в зкости и механических свойств в отливках, что снижает эксплуатационные свойства.

Введение бора в количестве 0,03-0,11 мае % и алюмини  в количестве 0,006-0,03 мас.% раскисл ет чугун, измельчает структуру , повышает трещиностойкость, твердость и износостойкость матрицы, прокаливаемость, микротвердость карбидов , стабильность матрицы в отливках, что обеспечивает снижение абразивного износа и повышение эксплуатационной стойкости и механических свойств. Содержание алюмини  прин то от концентрации 0,006 мас.%, а бора с 0.03 мас.%, когда отмечаетс  измельчение структуры и повышение твердости и износостойкости в отливках и ограничено концентрацией 0.03 и 0,11 мас.% соответственно, выше которых отмечаетс  снижение однородности структуры и

сл С

о

00 00

о о

по вление неметаллических включений, пленов, окислов в металлической основе и снижение динамической прочности и стабильности структуры и свойств чугуна что приводит к снижению ударно-абразивной износостойкости и эксплуатационных свойств.

Никель  вл етс  дефицитным и дорогосто щим компонентом, снижающим стабильность структуры и не обеспечивающим существенного повышени  ударно-абразивной износостойкости и эксплуатационных свойств, поэтому он исключен из состава чугуна. Введение нитридов ванади  в количестве 0,11-0,3 мас.% легирует металлическую оправку, измельчает карбиды, повышает твердость и износостойкость чугуна, что обеспечивает значительное повышение ударно-абразивной и эксплуатационной стойкости Содержание их прин то от концентрации 0,11 мас.%, при которой отмечаетс  повышение твердости, ударно- абразивной износостойкости и эксплуатационной стойкости и ограничено концентрацией 0,3 мас.% выше которой снижаетс  ударна  в зкость и трещино- стойкость.

Иттрий в количестве 0,07-0,13 мас.% измельчает и микролегирует структуру чугуна в отливках, повышает стабильность матрицы и упругопластические свойства, что повышает эксплуатационную стойкость. Микролегирующее и стабилизирующее действие иттри  при концентрации до 0,07% мас.% недостаточно, а эксплуатационные свойства чугуна низкие, а при увеличении содержани  иттри  (более0, гЗ мас.%) повышаетс  концентраци  неметаллических включений по границам зерен, что снижает ударную в зкость, ударно-абразивную износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна в литых издели х.

Хром в количестве 18,1-19,6 мас.% обеспечивает необходимое упрочнение матрицы, высокие характеристики твердости и износостойкости, что приводит к повышению эксплуатационной стойкости. При повышении содержани  хрома (более 19,6 мас.%) укрупн ютс  карбиды, снижаютс  пластические и эксплуатационные свойства , а при снижении концентрации хрома (менее 18,1 мас.%) в структуре недостаточное количество карбидов, отмечаетс  снижение твердости, износостойкости и эксплуатационной стойкости в услови х абразивного износа.

Сера и фосфор загр зн ют металл и снижают трещиностойкость, износостойкость и эксплуатационную стойкость, поэтому они исключены из состава чугуна.

Пример. Плавку чугуна провод т в открытых индукционных печах с основной

футеровкой и перегревом расплавов до 1480-1520°С. В качестве шихтовых материалов используют литейный чугун ЛК5, передельные чугуны М1 и М2, стальной и чугунный лом, феррохром ФХ800. феррованадий ФВдЗН, ферромолибден ФМо2. ферробор и ферромарганец. Азотированный

феррованадий ввод т в литейный ковш при

выпуске расплава из индукционной печи.

Заливку металла провод т в сухие жидкостекольные литейные формы при 1430- 1450°С.

После нормализации с температуры 850 ±10°С определ ют механические свойства, ударно-абразивную износостойкость , эксплуатационные свойства и микротвердость карбидов на приборе ПМТ-3. Ударную в зкость определ ют на образцах 10 х 10 х 10 мм типа ГОСТ 9454-78, а относительную износостойкость рЮ по ГОСТ

23.212-82.

В табл. 1 приведены химические составы износостойких чугунов опытных плавок; в табл. 2 - данные о механических и эксплуатационных свойствах и микротвердости

карбидов.

Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна кобальта и бора, а также азота и ванади  в виде нитридов ванади  позвол ет повысить

ударно-абразивную стойкость в 1,9-2,1 раза .

Claims (1)

1. Формула изобретени  Износостойкий чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, хром, молибден,

   алюминий, иттрий и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  ударно-абразивной стойкости, он дополнительно содержит кобальт, бор, нитриды ванади  при следующем соотношении

   5 компонентов, мас.%:

   Углерод

   Кремний

   Марганец 0 Хром

   Молибден

   Алюминий

   Иттрий

   Нитриды ванади  5 Кобальт

   Бор

   Железо

   2,58-20,76 0,51-0,88 0,85-1,65 18,1-19,6 1,11-1,68 0,006-0,03 0.07-0,18 0,011-0,3 0,03-0,27 0,03-0.11 Остальное

   Таблица 1

   Известный чугун содержит 0,05 мае.% азота и 0,6 мае. % ванади .

   Таблица 2