Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 9) 01) 654 22 С 37/О ффМъОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ С оролев,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных отливок, работающих в условиях износа при температурах -60 С, Цель изобретения - повышение иэносостойкости при температурах -60 С, Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7: С 3,2-3,8; Ы 2,2- 3,0 Мп 0,2-0,8; Мя 0,04-0,07; Са 0,015-0,04, Се 0,01- 0,03; Сц 0,5- 1,0; Мо 0,2-0,55; 9 0,2-0,65, нитрид бора 0,02-0,10 и Ре остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна нитрида бора повышает износостойкость в 1,27 - 2,8 раза, 1 табл.1 13665Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающихв условиях повьппенного износа при5низ кой темп ер а тур е .Цель изобретения - повышение износостойкости при температурах -60 С.Выбор содержания граничных пределов компонентов, входящих в составчугуна, предложенного состава обусловлен следующим.Ввод в состав сплава нитрида борав количестве 0,02-0,10% способствует образованию тонкодислерсных нитридов и карбонитридов, которые, равномерно располагаясь в матрице чугуна, повышают его износостойкость,особенно при низких температурах,При этом, сплав не склонен к охрупчи" 20ванию при снижении температуры испытаний до -60 С. Присутствие Са иСе в сплаве обеспечивает высокуючистоту по неметаллическим включениям, 25Углерод и кремний определен, исходя из обеспечения требуемой графитизации сплава. Нижнее ихсодержание(С 3,2%, Бт 2,2%) определено из усповия получения в чугуне при верхнем 30содержании карбидообразующих элементов не более 20% структурносвободных карбидов, верхнее ограничение(С 3,8%, Бт 3,0%) - снижением изно-.состойкостч при содержании меди, молибдена, вольфрама и нитрида борана нижнем уровне,Марганец - постоянно присутствующий элемент в составе чугунов. .",одержание марганца в чугуне данного состава не должно превьпаать 0,8%. Прибольшем его содержании, повьпнаетсясклонность чугуна к отбелу. Нижнийпредел по марганцу определяется егосодержанием в исходных шихтовых материалах, Содержание магния установлено условием стабильного получения шаровидной формы графита ГФ 12 -Гф 13. При содержании магния ниженижнего предела (0,04% Мя) появляется графит формы ГФ 10. Превышениеверхнего предела0,07% сопровождается вырождением шаровидной формыграфита.Кальций и церий в составе чугунарафинируют металл от серы и растворенных газов (О ,Н,Н), препятствуятем самым образованию неметаллических включений, что в конечном итоге предотвращает чугун от охрупчиванияпри низких температурах.Медь вводится в чугун для повышения физико"механических свойств и,в частности, пластичности и ударнойвязкости при низких температурах.При содержании меди менее 0,5% онамало влияет на микроструктуру исвойства металла, а ее ввод свыше1,0% несколько ухудшает форму графитных включений.Ввод в состав чугуна молибденаи вольфрама предназначен для повышения прочностных свойств в литом итермообработанном состоянии, а такжес целью обеспечения высокой износостойкости при низких температурах,Нижнее ограничение по молибдену ивольфраму (0,2% Мо и 0,2% а) установлено, исходя из требуемого запасапрочности и износостойкости. Верхнийпредел (0,55% Мо и 0,65% Ф) обусловлен опасностью сильного отбеливающего действия на чугун, а также экономически нецелесообразен ввиду малогоприроста повышения износостойкости.Содержание нитрида бора по нижнемупределу ( 0,02% ) установлено, исходяиз заданной износостойкости при температуре испытаний -60 С. Верхнееограничение (0,10% нитрида бора) ус-тановлено ввиду малого прироста повышения износостойкости при дальнейшем повьппении содержания нитридабора.П р и м е р, Выппавка сплавовпредложенного состава может осуществляться как в дуговой, так и виндукционной электрических печах. Вконкретном примере использована высо"кочастотная тигельная индукционнаяпечь ЛПЗ. В качестве шихтовыхматериалов применяли металлизирован"ные окатыши, содержащие 82,0% РеОбщ ф75,0% Ре2,0% С возврат собственного производства, представляющийсобой Ре-С -.сплав, выплавленный изокатьппей и содержащий 3,5-4,0% С,электродный и кристаллический креиний, ферросплавы и нитрид бора.Нитрид бора вводится в расплатчугуна с помощью плазмотрона (ПН )мощностью 1000 к а , напряжением250 В, В качестве несущего газа использовался аргон, Фракционный состав нитрида бора 0,05-0,2 мм, Коэффициент усвоения нитрида бора составляет 75%,Содернанне элементов, масЛ нос Чугун Офси ч Предаоженный1 0015 001 05 О 2 002 Остань.ное 0,2 О,35 0,055 0)0275 0,02 0,7 э 06 0,375 0,4250,55 О,б 50,325 0,03 0,7 3,5 2,3,8 3,10 0,03 1,0,0275 О,0,0 0,8 О,О0,055 0,0 О,Известный 3,5 2,3 Составитель Н,Касторной Редактор И. Сегляник Техред М.Дидык Корректор М,Шарошиказ 6777/2 Подписного комитета СССРй и открытийская наб д,4/5 Тираж 593 НИИПИ Государственно по делам изобретени 5, Москва, Ж, Рауш130 ческое предприятие, г,ужгород, ул,Проектная изводственно-полигр з 13665Сфероидиэатором графита служилакомплексная магнийсодержащая лигатура, Плавку ведут на шихте из металлизованных окатышей, затем скачивают шлак и в жидкую ванну догружаютвозврат. После расплавления шихтыдоводки сплава по химическому составу и перегрева до 1460-1480 С, чугунвыпускают из печи. Модифицированиепроводят в разливочном ковше методом"сэндвич", Химические составы чугунов известного и предложенного нанижнем, среднем и верхнем, и величина износа приведены в таблице. 15Режим термической обработки исследуемых чугунов следующий: нагрев до920-950 С, выдержка 1-3 ч, охлаждениев масле. Затем проводят высокий отйуск при 500-600 С,20Чугун имеет мелкодиспер сную матрицу, состоящую из феррита 10-252 ) иперлита, мартенсита или сорбита,Затем проводят испытания известного и предложенного чугунов на износ. Испытания на износ осуществля- .ют в режиме сухого трения скольжения.Контртело изготавливают из сплаваВК-б и представляет диск диаметром50 мм и толщиной 4 мм, который вращается со скоростью 500 об/мин и контактирует с плоской поверхностью испытываемого образца, Образец находитсяв термостате, в котором с помощьюэтилового спирта и жидкого азота под1 47 4держивается температура -60 еС. Износ оценивают по размеру вытертой лунки в мм ) за 1 ч испытаний с помощью микр оме тр а.Проведенные испытания показывают, что чугун предложенного состава благодаря введению нитрида бора обладает более высокой износостойкостью при температуре -60 С, по сравнению с известным. Формула и э о б р е т е н и я Чугун, содержащий углерод, крем" ний, марганец, магний, кальций, церий, медь, молибден, вольфрам и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости при температуре (-60)С в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит нитрид бора при следующем соотношении компонентов, мас,Х:Углерод 3,2 - 3,8 Кремний 2 э 2 - 3 0 Марганец 0,2 - 0,8 Магний 0,04 - 0,07 Кальций 0,015 - 0,04 Церий 0,01 - 0,03 Медь 0,5- 1,0 Молибден 0,2 - 0,55 Вольфрам О,2- 0,65 Нитрид бора 0,02 - 0,10 Железо Остальное