Износостойкий чугун

(19) 4 С 22 С 37 1 ССРРЫТИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ ВТОРС 111 41литехничес ий ин 321 ла ю оизвостых аб(57) Изобретение относится кметаллургии, в частности к пству износостойких высокохром чугунов. Целью изобретения является улучшение обрабатываемости резанием и повьппение механических свойств сплава, Предложенный чугун содержит, мас.Х: углерод 2,0-3,2; кремний 0,4- 0;8; марганец 1,2-3,5; хром 14- никель 0,1-1,0; алюминий 0,002- 0,07; кальций 0,03-0,1; висмут 0,001" 0,03; железо остальное, Использование предложенного чугуна в улучшенными механическими и технологическим характеристиками позволяет расширить сферу его применения и использовать для отливки заготовок деталей, нуждащихся в механической обработке,.1Изобретение относится к металлургии, а именно к производству износостой:,их высокохромистых чугунов,Цель изобретения - улучшение обра 5батываемости резанием и повышение механических свойств сплава,Предлагаемый износостойкий чугунсодержит углерод, кремний, марганец,хром, никель, алюминий, кальций,висмут и железо, при следующем соотношении компонентов, мас.Е:Углерод 2,0-3,2Кремний 0,4-0,81 ларгансц 1,2-3,5 15)железо ОстальноеДополнительное введение поверхностно-активного элемента висмута замедля"ет начальный рост блоков эвтектики,что вызывает увеличение переохлаждения расплава и облегчает проявлениеподложек, которые не становятся центрами кристаллизации при.меньших переохлаждениях, Совмес гное микролегировайие химически активными элементами я 0(Са, Аз.) и поверхностно-активным (Вх)способствует чарождению блоков в расп-лаве перед фронтом ледебурита к зоне,концентрационного переохлаждения ипрекращению направленного роста эвтектики, т.е; транскристаллизации,Ликвидация транскристаллизации спо".собствует улучшению обрабатываемостирезанием,Выбор соотношения компонентов 40сплава обусловлен следующим,При содержании углерода менее2,0 Е в структуре снижается количествокарбидов, что прямо овязано со снижением ичносостойкости. Кроме того,при малом содержании углерода структура высокохромистого чугуна состоит в основном из вязкого аустенита,что сопровождается ухудшением обрабатываемости. При содержании углерода свыше 3,2 Е в структуре наблюдается не более 8-107. аустенита, что приводит к снижению ударной вязкостидо 6,3 Дж/см . Кроме того, рост количества комплексных карб.-дов ухудшаетобрабатываемость,Кремний - нежелательный элемент ввысокохромистом чугуне (ВХЧ), Технологически трудно получить ВХЧ с содержанием кремния менее 0,4%, так как исходный низкокремнистый передельный чугун содержит до 0,37, кремния, Кроме того, за счет восстановления кремния из футеровки печи его содержание в металле доходит до 0,4 Ж, При содержании кремния выше 0,87. резко снижаются предел прочности на растяжение (до 46 кгс/мм) и прочность на изгиб (до 86 кгс/мм ).Нижние пределы содержания висмута, алюминия и кальция (соответственно 0,01; 0,002 и 0,03%) обусловлены появлением заметного положительного эффекта. Верхние пределы этих элементов обусловлены ликвидацией транс- кристаллизации, что связано с улучшением обрабатываемости при одновременном повышении механических свойств высокохромистого чугуна.П р и м е р. Для выплавки высокохромистого чугуна применяют известную технологию. Исходные материалы: чушковый чугун, феррохром, ферромарганец, гранулированный никель. Предлагаемый чугун выплавляют в индукционной печи с кислой футеровкой. В печь последовательно загружают феррохром, чугун и никель. После рас" плавления указанных материалов и доводки температуры металла до 1350 С в печь загружают ферромарганец. При 1450 С в чугун добавляют алюминий, силикокальций и.висмут (с учетом усвоения соответственно 30, 15 и 507), выпускают в ковш и разливают по формам. Аналогично выплавляют чугун известного состава.Для сравнения характеристик известного и предлагаемого сплава отливают стандартные образцы для определения ударной вязкости, стандартные образцы 6 30 мм на изгиб (6), стандартные образцы для определения прочности на разрыв (бз) и образцы12 мм и длиной 55 мм для испытаний на износ, Кроме того, отливают образцы массой 40 г для определения жидкотекучести методом вакуумного всасывания, Плавку осуществляют в индукционной печи с кислой футеровкой емкостью 150 кг.Прочность определяют на машине Р 50, ударную вязкость - на копре МК 5, жидкотекучесть - методом вакуумного всасывания при 1500 С в трубочки 6 2,5 мм. Для определения относи1435 б 47ствует улучшению комплекса свойств отливок из высокохромистого чугуна по сравнению с известным и позволяет и существенно повысить стойкость инстгрумента, Иэ данных таблицы видно также оптимальное количество компонентов чугуна,оскале" 8, 2 260кое8,О28 О 49 0,38 30 220 92 2,0 0,4 1,2 и о,ио о,ог о,оз о,о 1 53 О,4 З ЗО .86 О,г,в о,6 г,4 24 0,62 0,05 0,06 0,02 з,г о 8 з,5 зг ,оо 0,02 о,1 о,оз -"- 2,9 220 1 го 56 0,42 ,30 890 ф29 260 80 50 0,53 0 760 2,4 0,6 2,1 18 1,0 тельной износостойкости образцы6 1 2 мм устанавливают в гнезда корпуса щлифовального станка, расположенные на одинаковом удалении от осего вращения, и приводят в движениедиск с наклеенной наждачной бумагой,Потеря массы через бО с испытанийположена в основу при оценке иэносостойкости, За единицу берут износзакаленной стали 45,Образцы 6 30 мм после определенияпрочности на изгиб обтачивают по наружной поверхности до2 б мм и вслучае отсутствия дефектов используют для определения обрабатываемостирезанием. В качестве критения обрабатываемости выбирают путь (Ь), пройденный резцом при скорости резания30,3 м/мин, величине подачи Б =- 0,11 мм/об. и глубине резания- 1,5 мм до образования ленточки шириной 2 мм на главной задней поверхностиХимический состав сплавов и резуль тат их испытаний приведены в таблице, Влияние комплексного микролегиро"вания кальцим, алюминием и висмутомна приведенные параметры качества иширину зоны равноосных кристаллов З,(Й) также приведено в таблице,Из таблицы видно, что оптимальноемикролегирование обеспечивает устранение транскристаллиэации (зона драсширяется), заметное повьппениеударной вязкости (КС), прочности на35изгиб, (,), растяжение (6) улучшает жидкотекучесть (1) и обрабатываемость резанием (Ь). Таким образом,дополнительное микролегирование алюминием, кальцием и висмутом способ" ф Улучшение механических и технологических характеристик и особенно обрабатываемости резанием позволяет расширить сферу применения высокохромистых чугунов, которые могут быть использованы для отливки заготовок деталей, нуждающихся в механ 51- ческой обработке (гильзы двигателей внутреннего сгорания, гильзы растворонасосов, сопла, форсунки распылива" ющих агрегатов и т.д.). Формула изобретения Иэносостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель и железо, о т л и ч а ю - щ и й с я тем, что, с целью улучшения обрабатываемости резанием и повышения механических свойств, он дополнительно содержит алюминий, кальций и висмут при следующеМ соотношении компонентов, мас.7.:Углерод 2,0-3,2КремниЦ 0,4-0,8Марганец 1,2-3,5Хром 14-32Никель 0,1-1,0Алюминий 0,002"0,07Кальций 0,03-0,1Висмут 0,01-0,03Железо Остальное