SU1576591A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве деталей, работающих в услови х износа. Цель изобретени  - повышение ударостойкости, износостойкости и термостойкости. Чугун содержит, мас.%: C 3-3,6

SI 1,2-1,8

MN 0,5-1,0

CR 0,3-0,8

TI 0,15-0,30

AL 0,1-0,3

CU 0,2-0,4

РЗМ 0,2-0,3

NB 0,3-0,7

FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна NB, а также изменение в нем соотношени  AL позвол ет повысить ударостойкость в 1,44-1,57 раза, термостойкость в 1,25-1,50 раза и износостойкость в 1,08-1,31 раза. 1 табл.

Description

(Л С

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  мелющих тел и прокатных валков.

Цель изобретени  - повышение ударостойкости , износостойкости и термостойкости .

Выбор граничных пределов содержани  компонентов в чугуне предложен- - ного состава обусловлен следующим.

Модифицирование чугуна редкоземельными металлами при указанных содержани х обеспечивает полное подавление выделени  ледебуритной эвтектики , при этом карбидна  фаза кристаллизуетс  в виде пластиночной эвтектики , что вызывает повышение всего рассматриваемо-го комплекса свойств. При концентрации редкоземельных металлов менее 0,2% в структуре отливок нар ду с пластиночной эвтектикой выдел етс  ледебуритна , что не позвол ет получать требуемый уровень комплекса свойств, а при концентрации редкоземельных металлов свыше 0,3% в чугуне выдел етс  большое количество неметаллических включений, снижающих уровень износостойкости и прочности. Стабильное получение перлитной матрицы при довольно высокой степени графитизации предлагаемого чугуна обеспечиваетс  за счет дополнительного легировани  чугуна медью, при этом значительно возрастают прочностные характеристики. При концентрации меди менее 0,2% в структуре матрицы выдел етс  феррит, что приводит к снижению рассматриваемого комплекса свойств, в то же врем  увеличение содержани  меди свыше 0,4% при

СП

с& ел

СО

предлагаемых концентраци х остальных алементов практически не улучшает свойства сплава, а только удорожает его.

Дополнительное легирование чугуна ниобием вместо ванади  обеспечивает повышение термостойкости и износостойкости за счет образовани  более плотных и тугоплавких карбидов ниоби . Ниобиевые карбиды в присутствии тита- На приобретают компактную форму, равномерно распределены в объеме чугуна. При концентрации титана менее 0,15% Количество карбидов титана незначительно и, кроме того, в структуре Присутствуют не только компактные карбиды ниоби , но и разветвленные, что снижает износостойкость сплава. Увеличение содержани  титана свыше 0,3% при предлагаемых концентраци х остальных элементов практически не улучшает уровень рассматриваемых свойств. Эффективное повышение термостойкости и износостойкости наблюдаетс  при введении в чугун не менее 0,3% ниоби . При содержании ниоби  свыше 0,7% значительных увеличений свойств не наблюдаетс , а стоимость сплава увеличиваетс  значительно.

Углерод. Углерод  вл етс  основным элементом, определ ющим количество карбидной фазы, а также структуру металлической матрицы. Увеличение содержани  его в предлагаемом чугуне свыше 3,6% приводит к выделению графитных включений, снижению твердости и, как следствие, износостойкости. При содержании углерода ниже 3,0% уменьшаетс  количество карбидной фазы в структуре, что также приводит к снижению износостойкости.

Кремний. В предлагаемых концентраци х кремний уравновешивает действие карбидообразующих элементов. При содержании менее 1,2% параметр графити- зации низок и такой чугун обладает . недостаточной прочностью. Увеличение содержани  кремни  свыше рекомендуемого предела приводит к выделению графитных включений и снижению уровн  свойств.

Марганец. В указанных пределах концентраций марганец повышает дисперсность перлита, что приводит к по- вышению уровн  свойств. При содержани х менее 0,5% марганец не оказывает существенного вли ни  на рассмат0

5

0

5

0

5

0

45

50

55

риваемые свойства, а при содержани х выше 1,0% значительно увеличиваетс  хрупкость и соответственно снижаетс  ударостойкость отливок.

Хром. Предложенна  концентраци  хрома обусловлена тем, что при наличии остальных компонентов сплава она обеспечивает повышение износостойкости и термостойкости. При концентраци х хрома менее 0,3% его вли ние незначительно, а повышение содержани  свыше 0,8% вызывает выделение большого количества (свыше 35%) карбидов, что приводит к снижению термостойкости и ударостойкости.

Алюминий. Содержание алюмини  в рекомендованных пределах обеспечивает совместно с ниобием и хромом увеличение термостойкости отливок. При содержании менее 0,1% вли ние незначительно , в то врем  как увеличение содержани  алюмини  свыше 0,3% не вызывает значительных увеличений термостойкости .

В электрических печах выплавл ют базовый чугун, в который после достижени  температуры 14ЬО+Ь°С ввод т ниобий и медь, после термовременной выдержки в течение 5 мин расплав выпускают в ковш с расчетным количеством лигатуры ФСЗОРЗМЗО. Далее при температуре 1320-1340°С заливают валковые формы и формы помольных шаров диаметров 100 мм. Чугун по прототипу выплавл ют по той же технологии.

Из полученных отливок вырезают образцы дл  металлографического анализа , определени  механических и специальных свойств. Ударостойкость испытывают на установке, принцип действи  которой основан на свободном падении шара на наковальню с высоты 6,5 м. Мера термостойкости - прот женность трещин на площади шлифа после 100 циклов - нагрев до 650°С и охлаждение в воде с температурой 20 С. Пределы прочности при раст жении и износостойкости определ ют по стандартным методикам. Химические составы исследованных чугунов и результаты испытаний приведены в таблице .

Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Nb и понижение в нем содержани  А1 позвол ет повысить ударостойкость в 1,44-1,57 раза, термостойкость в 1,25-1,50 раза и износостойкость в 1,08-1,31 раза.

Формула

5. 1576591

изобре. тени 

Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, хром, титан, алюминий, медь, редкоземельные элементы и железо , о т чающийс  тем, что, с целью повышени  ударостойкое-,, ти,износостойкости и термостойкости он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Чугун известного состав содержит I-ZZ никел .

Углерод Кремний Марганец Хром Титан Алюминий Медь Редкоземельные элементы Ниобий Железо

6

3

1,2 0,5 0,3 0,15 0,1 0,2

3,6

1,8

1,0

0,8

0,30

0,3

0,4

0,2 - 0,3 0,3 - 0,7

Остальное

Claims (1)

1. 5 . 1576591 6

   Формула изобре. тения Углерод Кремний Марганец 3 - 1,2 - 0,5 - 3,6 1,8 1,0 Чугун, содержащий углерод, крем- ний, марганец, хром, титан, алюминий, с Хром 0,3 - 0,8 медь, редкоземельные элементы и же- Титан 0,15 0,30 лезо, отличающийся тем, Алюминий 0,1 - о,з что, с целью повышения ударостойкое-,. ти,износостойкости и термостойкости ¹ он дополнительно содержит ниобий при 10 Медь Редкоземельные 0,2 0,4 следующем соотношении компонентов, элементы 0,2 - о,з , мас.%: Ниобий 0,3 - 0,7 Железо Остальное

   Чугун Химический состав чугуне, мл с. 2 Свойства С Si Мп Сг Τί Nb Al Си РЗМ Fe Термостойкость, мм/см * Износостойкость, г Ударостойкость, ЧИСЛО ударов До равр уже кил Предел прочное тм 1»* , МПа

   Известный * 3,0 1,0 0,5 0,05 0,25 - 1,0 0,2 0,03 Осталь- 8,2 0,028 1250 530 ное 4,0 2,0 1,0 1,0 2,0 - 2,0 0,5 0,2 7,7 0,025 1420 640 Предлагаемый 1 3,0 1,2 0,5 о,3 0,15 0,3 0,1 0,2 0,2 6.15 0,023 2050 635 2 3,6 1.81 1,0 0,8 0,30 0.7 0,31 0,4 0,3 5,11 0,019 2236 650 ’ 3 3,31 1,5 0,74 0,54 0,25 0,51 0,2 0,31 0,26 5,27 0,021 2170 645

   * Чугун известного составе содержит 1-2Z никеля.