SU1763506A1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к износостойким чугунам дл  изготовлени  литых деталей, работающих в услови х ударно-абразивнрго износа. Сущность изобретени : чугун дополнительно содержит азот, кальций и фосфор при следующем соотношении компонентов, мае. %: углерод 2,3-3,3, кремний 0,9-2,0, марганец 0,4-0,8, церий 0,02-0,1, титан 0,7- 1,4, алюминий 0,05-0,7, медь 0,05-0,5, никель 0,02-2,1, хром 5,31-12,8, азот 0,05-0,3, фосфор 0,10-0,6, кальций 0,002-0,01, железо - остальное. Данный чугун имеет следующие свойства: НВ 467-565, ударно-абразивна  износостойкость 17-23 мг/гс, относительна  стойкость против фретинг-коррозии 9,7-11,0 Кфк, эксплуатационна  стойкость 935-1062ч. 2 табл. w Ј

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к износостойким легированным чугунам дл  работы в услови х ударно-абразивного износа.

Цель изобретени  - повышение эксплуатационной стойкости, твердости, ударно-абразивной износостойкости и относительной стойкости против фретинг-коррозии.

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

Введение азота измельчает структуру, образу  нитриды и карбонитриды, повышает износо- и эксплуатационную стойкость. Его вли ние начинает сказыватьс  с концентрации 0,05 мае. %. При увеличении содержани  азота более 0,3 мас.% увеличиваетс  концентраци  нитридов по границам зерен, снижаетс  удароустойчивость и ударно-абразивна  износостойкость.

Введение хрома легирует и упрочн ет матрицу, увеличивает количество карбидов, повышает твердость и износостойкость, что повышает эксплуатационные свойства. При концентрации хрома до 5,31 мае. % упрочнение матрицы, повышение твердости и эксплуатационных свойств недостаточны. При увеличении содержани  хрома более 12,8 мае. % укрупн ютс  карбиды, снижаютс  пластические свойства и эксплуатационные свойства и стойкость.

Введение цери  в количестве 0,02-0,1 мае. % обусловлено его сфероидизирую- щим и модифицирующим вли нием, способностью измельчать структуру и повышать прочностные и эксплуатационные свойства. При его концентрации до 0,02 мае. % модифицирующий эффект недостаточен, а механические и эксплуатационные свойства низкие. При повышении концентрации

о со ел о о

ри  более 0,1 мае. % увеличиваетс  угар компонентов, неоднородность структуры и концентраци  неметаллических включений по границам зерен, что снижает ударно-абразивную стойкость и эксплуатационные свойства.

Введение алюмини  (0,05-0,7) мае. %, меди (0,05-0,5) мае. % и никел  (0,02-2,1) мае. % легирует матрицу, повышает стойкость ее к фретинг-коррозии, ударам и изно- су, повышает эксплуатационную стойкость. При содержании менее нижних пределов эксплуатационные свойства недостаточны, а при содержании более верхних пределов - снижаетс  твердость и эксплуатационные свой- ства.

Введение титана (0,7-1,4) мае. % и фосфора (0,10-0,6) мае. % задерживает рост зерен, расшир   интервал закалочных температур , обеспечивает образование слож- ных карбидов, которые, будучи более дисперсными и менее склонными к коагул ции , существенно повышают износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна как в литом соотношении, так и после тер- мической обработки. При концентрации титана до 0,7 мае. % и фосфора до 0,10 мае. % основной упрочн ющей фазой в структуре  вл ютс  крупные карбиды типа М2С и карбиды цементитного типа, а износостой- кость, микротвердость и эксплуатационные свойства недостаточны. При их содержании более верхних пределов снижаютс  однородность структуры и стабильность механических и эксплуатационных свойств.

Кальций в количестве (0,002-0,01) мае. % и алюминий (0,05-0,7) мае. % очищают границы зерен и повышают эксплуатационную стойкость. При содержании кальци  более 0,01 мае. % и алюмини  более 0,7 мае, % происходит графитизаци  и снижаютс  плотность, твердость чугуна, его эксплуатационные свойства. При содержании кальци  до 0,002 мае. % и алюмини  менее 0,05 мае. % увеличиваетс  концентраци  вклю- чений неметаллического характера в чугуне, снижаютс  компактность графита, износостойкость и надежность деталей, работающих в услови х ударно-абразивного износа.

Содержание основных компонентов: уг- лерод (2,3-3,3) мае. %, кремний (0,9-2,0) мае, % и марганец (0,4-0,8) мае. % прин то с учетом производства износостойких отливок , работающих в услови х ударно-абразивного износа. При содержании их больше верхних пределов снижаютс  твердость,

удароустойчивость и эксплуатационные свойства. При концентрации менее нижних пределов снижаютс  однородность структуры , эксплуатационна  стойкость.

Пример. Выплавку чугунов провод т в индукционных тигельных печах типа МГП- 102. В качестве шихтовых материалов используют чугунный лом, литейные и передельные чугуны, никель, возврат собственного производства и ферросплавы. Технологи  плавки включает расплавление передельного и литейного чугунов, чугунного лома, введение возврата собственного производства, феррохрома, ферромарганца и силикокальци , микролегирование алюминием и никелем, модифицирование фер- роцерием и ферротитаном. Заливку литейных форм производ т модифицированным чугуном при температуре 1430- 1460°С.

В табл. 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок; в табл. 2 - механические и эксплуатационные свойства чугунов. Испытани  на износостойкость проводили по ГОСТ 23.207-79. Определение механических свойств проводили на стандартных образцах.

Как видно из данных табл. 2, предлагаемый чугун обладает более высокими значени ми эксплуатационных свойств, чем базовый чугун.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Износостойкий чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, церий, титан, алюминий, медь, никель, хром и железо, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  эксплуатационной стойкости, твердости , ударно-абразивной износостойкости и относительной стойкости против фретинг- коррозии, он дополнительно содержит азот, фосфор и кальций при следующем соотношении компонентов, мае. %:

   Углерод2,3-3,3

   Кремний. 0,9-2,0

   Марганец0,4-0,8

   Церий0,02-0,1

   Титан0,7-1,4

   Алюминий0,05-0,7

   Медь0,05-0,5

   Никель0,02-2,1

   Хром5,31-12,8

   Азот0,05-0,3

   Фосфор0,10-0,6

   Кальций0,002-0,01

   ЖелезоОстальное

   Таблица 1

   Таблица 2