SU1693111A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве отливок. Цель изобретени  - повышение износостойкости и термостойкости. Чугун содержит ингредиенты при следуюшем соотношении , мас.%: углерод 2,1-2,3; кремний 1,3-1,5; марганец 1.1-1,4; хром 0,7-0,9; ванадий 7,0-7,5; медь 1,1-1,3; алюминий 0,05- 0,08; никель 0,8-1,0; железо - остальное. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к черной металлургии , а именно к изысканию износостойких , обладающих высокой твердостью чугунов (HRC 560-610 МПа), не склонных к трещинообразованию и самоотпуску в процессе циклического нагрева до температуры аустенитного состо ни  под давлением (процесс пайкосварки).

Целью изобретени   вл етс  повышение термостойкости и износостойкости.

Выбор граничных пределов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим .

Уменьшение содержани  углерода и кремни  приводит к снижению плотности карбидов ванади  и количества остаточного аустенита. В результате снизитс  износостойкость , твердость. Увеличение их содержани  выше верхнего предела способствует выделению пластинчатого графита. Износостойкость и твердость уменьшатс  и увеличитс  трещинообразование при циклическом нагреве.

Марганец, облада  раскисл ющей способностью , служит дл  рафинировани  расплава и повышени  механических свойств. Он незначительно увеличивает количество карбидов, но резко мен ет их форму от плоских при добавках 1,1 мас.% до тонкоигольчатых при 1,0 до 1,4 мае. %.

Структура чугуна при содержании марганца 0,2-0,8 мас.% состоит из карбида железа (РезС) и а -твердого раствора (Fe-Mn-О), увеличение марганца от 0,1 до 1,4% приводит к образованию «-твердого раствора на основе железа (Fe-Mn-C), твердого раствора на основе железа (Fe-Mn-C), остаточный аустенит и двойной карбид (РеМпзС), что, в конечном счете, увеличива- ет прочностные свойства чугуна. Дальнейшее увеличение марганца не приводит к увеличению прочности, а также способствует графитизации чугуна.

Комплексное легирование чугуна никелем до 1 мас.% с добавкой незначительного количества алюмини  способствует стабилизации остаточного аустенита и формиро- 1 ванию металлической матрицы у -твердого раствора на основе железа (Fe-NI-AI-Q. Присутствие атомов алюмини  в кристаллите (Л

С

о о

со

ской решетке в количестве 0,05-0,008 мае. % усиливает карбидообразующее действие никел . Это стабилизирует служебные свойства чугуна при тепловом и механическом воздействии. Снижение количества никел  и алюмини  ниже нижнего предела приводит к снижению устойчивости остаточного аустенита npl/i нагреве и к снижению роли алюмини , усиливающего карбидообразующее действие никел . Увеличение содержа- ни  никел  выше верхнего предела экономичности нецелесообразно, поскольку износостойкость и термостойкость повышаютс  незначительно, а увеличение алюмини  приводит к усилению процесса графитизации чугуна.

Легирование чугуна хромом ниже предела приводит к увеличению пластичности при температуре аустенизации. Увеличение хрома в предлагаемом чугуне до 0,9 мас.% повышает его устойчивость при нагреве за счет выделени  из «-твердого раствора на основе железа (Fe-Cr-C) дисперсного двойного карбида (РеСг)з С) , который повышает твердость, способствует сохранению формы заготовки при воздействии на нее циклического нагрева и давлени . Однако,- введение его больше верхнего предела мо- жет приводить к выделению эвтектических карбидов хрома, что вызывает уменьшение износостойкости чугуна.

Легирование ванадием ниже нижне/о предела не обеспечивает необходимой износостойкости , твердости и термостойкости чугуна, а увеличение содержани  ванади  в чугуне выше верхнего предела экономичности нецелесообразно, так как служебные свойства повышаютс  незначительно.

Медь в чугуне измельчает эвтектическое зерно, повыша  тем самым прочность и улучшает его жидкотекучесть. Введение меди нижнего предела не оказывает значительного вли ни  на прочностные свойства чугуна. Введение ее выше верхнего предела увеличивает пористость и ухудшает его прочность.

В табл.1 приведены сравнительные результаты опытных плавок известного и предлагаемого чугуна, а в табл.2 - их физико-механические свойства в зависимости от химического состава.

Чугун выплавл ют в индукционной печи ИСТ-016 с кислой футеровкой. Контроль температуры ванны осуществл ют с помощью термоэлектрической термопары ТПР-0555 с показывающим прибором КСП- ЗП.

В нагретую до 300°С печь загружают ст.10, электродный бой, феррохром и никель 100% каждого согласно расчета химического состава предлагаемого чугуна. После расплавлени  шихты ввод т 50% феррованади  и довод т температуру печи до 1550°С, При этой температуре ввод т остальные 50% феррованади . После достижени  температуры печи 1600°С ввод т

медь, ферромарганец и 60% ферросилици  дл  первичного раскислени . Затем после 4 мин выдержки дл  перемешивани  компонентов расплава провод т выливку металла в ковш, на дно которого помещают алюминий и 40% ферросилици . Заливку в корковые модели производ т при 1500-1550°С.

Прочность на разрыв определ ют на литых образцах, примен емых дл  использовани  ковных и белых чугунов. Твердость

образцов оценивают по Роквелу при нагрузке 150 кг.

Оценку термостойкости чугуна производ т на установке с нагревом цилиндрических образцов 010 и длиной 150 мм

непосредственным пропусканием переменного тока силой 2000 А, нагрев за 5 с до 950°С с последующим охлаждением образцов водой через спреерное устройство до - комнатной температуры.

Износостойкость (относительную) оценивают на машине трени  1533, при трении скольжени  (контртело из стали М6Р5). Определ ют относительную износостойкость по сравнению с чугуном Сг 18-36 в литом

состо нии.

Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна никел  позвол ет повысить его износостойкость в 2,5-3,3 раза и термостойкость в 1,3-1,4 раза.

Claims (1)

1. Формула изоб ретени  Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, медь, алюминий и железо, отличающийс  тем, что, с

   5 целью повышени  термостойкости и изно: состойкости, он дополнительно содержит никель при следующем соотношении компонентов , мас.%:

   0

   5

   углерод

   кремний

   марганец

   хром ванадий

   медь

   алюминий никель

   железо

   2.1-2.3; 1,3-1,5 1,1-1.4; 0,7-0,9; 7,0-7,5; 1,1-1,3 0,05-0,08; 0.8-1,0; Остальное

   Т а б л и у