Чугун

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов белых чугунов, работающих в условиях абразивного износа, сопровождаемого динамическими ударами.Цель изобретения - повышение динамической прочности при сохранении высокой твердости.Предложенный чугун содержит углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, молибден, магний и железо, при следующем соотношении компонентов, мас,%;Углерод 2,2-2,7Кремний 0,8-2, 1Марганец 3,5-4,1Хром 23-25Ванадий 0,2-0,35Никель 0,8-1, 3Молибден 0,1-0,25 Магний 0,01-0,04 Железо ОстальноеВ предложенном чугуне существенно изменено содержание углерода, содержание марганца, хрома и дополнительно введен магний, что позволяет повысить динамическую прочность при сохранении высокой твердости.Пределы содержания ингредиентов выбраны, исходя из следующего. Углерод в предлагаемом интервале концентраций обеспечивает образование, определенного количества высоко- твердой структурной составляющей в виде гексагональных карбидов хрома Сг, РеСПри содержании углерода ниже 2,2 снижаются технологические свойства чугуна и количество карбидов. При содержании углерода в сплаве выше 2,7 при отливке деталей в сухие пес чано-глинистые формы наблюдается выделение хрупких заэвтектических карбидов ромбической формы, снижающих пластические и прочностные свойства .и соответственно динамическую прочность,Кремний в данном диапазоне концентраций способствует образованию эвтектики на базе карбида хрома Сг, РеС, а также используется для регулирования степени эвтектичности сплава, которая влияет на его технологические свойства и микроструктуру. При содержании кремния менее 0,8 при укаэанной концентрации углерода ухудшаются технологические10 15 20 25 30 35 40 Ванадий в предлагаемом интервале является модификатором, действие которого начинается при содержании 0,2 и вышее. При содержании более 0,35 . влияние ванадия на измельчение структурных составляющих и соответственно увеличение прочностных свойств практически не наблюдается.Легирование никелем в предлагаемом интервале концентраций совместно с марганцем стабилизирует аустенит ниже точки эвтектического превраще- ния. Кроме того, он увеличивает легированность матрицы чугуна. При содержании никеля менее 0,8 в микроструктуре чугуна наблюдается появление продуктов эвтектического превращения, что снижает динамическую прочность,45 50 55 свойства, а более 2,1% ухудшаются прочностные характеристики. чугуна.Марганец в пределах 3,5-4,5 при содержании никеля 0,8-1,3% обеспечивает стабилизацию остаточного аустенита. Присадка марганца дает возможность снизить в чугуне содержание дефицитного и дорогостоящего никеля. При присадке марганца менее 3,5% наблюдается образование в чугуне продуктов эвтектического распада аустенита, что приводит к снижению динамической прочности.В случае содержания марганца более максимального, не наблюдается значительных изменений в микроструктуре, а лишь приводит к падению механических свойств.Хром в пределах 23-25 при наличии остальных компонентов сплава обеспечивает образование легированной хромом аустенитной матрицы повышенной микротвердости и.хромистокарбидной эвтектики на базе специальных карбидов хрома Сг, РеС, Наличие этой микроструктуры обеспечивает повышение динамической прочности по сравнению с известным чугуном при сохранении высокой твердости. При содержании хрома ниже 23% снижается микротвердость чугуна, что приводит к падению абразивной стойкости сплава. Увеличение количества хрома более 25 не приво- дит к увеличению динамической прочности, но обусловливает вероятность образования кубического карбида хрома Сг С , присутствие которого из-за увеличения неоднородности структуры приводит к падению механических свойств.359324рования расплава магнием использовали кремний-магниевую лигатуру. Чугунвыпускали иэ печи при 1410-1430 С изаливали в сухие песчано-глинистыеформы для получения отливок (лопастиглиномешалок) массой 4,5 кГ.Твердость чугуна по Роквеллу определяли непосредственно на отливках поГОСТУ 9013-59, динамическую прочность - т 10 путем разрушения отливок падающимгрузом массой 120 кг с высоты 0,5 м.Динамическую прочность оценивалипо суммарной работе разрушения.ПрЬведенные испытания показали, - 15 что динамическая прочность предлагаемого чугуна в 1,8-1,9 раза вьппе,чем известного при сохранении высокой твердости. Дннамич, Тверпроч- дость, ность, НПС Чугун С 81 Мп Сг 7 Н 1 Мо М 8 Ре кДж Предлагаемый 3,5 23 0,2 0,8 О,1 0,01 69,39 176 57 0,17 0,025 66,535 180 59 0,25 0,04 63,76 170 60 2,2 0,8 2,5 1,52,7 2,1 4;0 24 0,27 . 1,0 4,5 25 0,35 1,3 Известный 3,2 1,95 1,0 9,2 0,28 2,0 ОЙ 7 - 82,20 99 60 ВНИИПИ Заказ 6117/27Тираж 605 Подписное Произв.-полигр. пр-тие, г. Ужгород, ул. Проектная,При увеличении никеля свьппе 1,3%твердость чугуна падает незначительно, но Происходит удорожание сплаваВысокая стоимость никеля требуетстрогого обоснования оптимальногосодержания никеля в износостойкихчугунах.В таблице приведены химическийсостав и свойства чугунов.Молибден начинает оказывать эффекна улучшение прокаливаемости при содержании в сплаве свьппе 0,1Более0,25 его ввод нецелесообразен, таккак это ведет к удорожанию сплава.Магний в пределах 0,01-0,04 , раскисляя жидкий чугун, уменьшает расход легирующих элементов и ванадия,а также значительно уменьшает количество образующихся в расплаве окислов хрома (они в виде пленки ухудшают жидкотекучесть чугуна) и окисловжелеза, которые, располагаясь по границам зерен, снижают прочностные ипластические свойства сплава,П р и м е р. Для получение чугуна 25предлагаемого состава приготовленытри смеси ингредиентов с содержаниемэлементов, взятых на нижних, среднихи верхних пределах (плавки 1-3 соответственно). Одновременно выплавляли Юизвестный чугун с содержанием ингредиентов по среднему пределу плавки(плавка 4).Чугуны выплавляли по общеизвестнойтехнологии в индукционной печи ИСТ0,06. В качестве шихтовых материаловиспользовали передельный чугун, стальной лом и ферросплавы. Для модифициФормула из обретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, молибден и железо, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью повьппения динамической прочности при сохранении высокой твердости, он дополнительно содержит магний при следующем соотношении компонентов, мас. .:Углерод 2,2-2,7Кремний 0,8-2,1Марганец 3,5-4,5Хром 23-25Ванадий 0,2-0,35Никель 0,8-1,3Молибден 0,1-0,25Магний 0,01-0,04Железо Остальное