Чугун

рта тг 1;ц-ивай;.с, ьОВяс-, / ЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР 0 ПКЩНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ,.(71) Днепропетровский инженерностроительный институт и Днепропетровский металлургический институтим. Л.И,Брежнева(56) Патент Японии М 46-104727,кл. С 22 С 37/08, 1971.Авторское свидетельство СССРУ 1363877, кл. С 22 С 37/06, 1986 1Изобретение относится к метал ур" гии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления броне. - вых плит, помольных шаров и т.д.Цель изобретения - повышение динамической прочности при сохранении уровня абразивной стойкости.Выбор граничных пределов содержания компонентов к чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Углерод в заявляемом интервале концентраций обеспечивает образование определенного количества высоко-, твердеющей структурной составляющей в виде гексагональных карбидов хрома (Сг, Ге) С, Содержание углерода ниже 1,8% приводит к понижению тех(54) ЧУГУН(57) Изобретение относится к метал".лургии и может быть использованодля изготовления броневых плит размольных мельниц, помольных шаров ит.д. Цель изобретения - повышениединамической прочности при сохранении уровня абразивной стойкости,Новый чугун содержит компоненты вследующем соотношении, мас.%: С 1,8 Зэ 8 ф Б 1. 1 е 0 2 ф 01 Ип Ое 2 Ов 85; Сг 1722; И - .1,0-1,5; Тх.0,05-0,2; Ч 0,24,5; Ия 0,02-0,05; Са 0,02-0,04;Ре остальное. Ввод в состав чугунаИя и Са обеспечивает повышение динамической прочности в 1,2-1,3 разапри сохранении уровня иэносостойкости1 табл,нологических свойств чугуна, а также количества карбидов, что снижает абразивостойкость. При содержании углерода свыше 3,8% происходит значительное укрупнение первичных зазвтектичных карбидов, которые по нижают динамическую прочность, а выкрашивание этих карбидов снижает абразивостойкость.Кремний в данном интервале концентраций способствует образованию эвтектики на базе карбидов хрома (Сг, Ре) Сз, а также используется для регулирования степени эвтектичности сплава, которая влияет на его технологические свойства и микроструктуру. При содержании кремния1468958 25 менее 1,07, степень переохлаждения эвтектического расплава увеличивает" ся и образуются обособленные цементит" ные поля, присутствие которых в чугуне снижает прочностные свойства отливок, При более 2,07. кремния снижается растворимость углерода в твердой растворе железа и металлическая твердость и соответственно абраэивостойкость чугуна.Марганец в пределах 0,2-0,857 выполняет роль элемента, предупреждающего красноломкость. Марганец связывает серу в мелкие сульфиды МпБ с т.п, 1610 С, которые располагаются при кристаллизации сплава внутри зерен, Содержание марганца ниже 0,2 Х не оказывает существенного влияния на свойства сплава, так как он становится примесью, Увеличение содержания марганца вьше 0,857. приводит к образованию столбчатых кристаллов и снижению пластических свойств,Хром при концентрации 17-22% при наличии остальных элементов сплава обеспечивает образование легированной хромом аустенитной матрицы с повышенными прочностными свойствами и хромисто-карбидной эвтектики на базе специальных карбидов хрома (Сг, Ре) Сь, Наличие этой микроструктуры обеспечивает повышение динами. - ческой прочности по сравнению с . прототипом при сохранении высокой твердости и соответственно абразивостойкости, Кроме того, увеличение содержания хрома по отношению к чугуну-прототипу позволило снизить содержание дефицитного и дорогостоящего никеля, При содержании хрома менее 17% снижается микротвердость матрицы, что приводит к снижению абразивостойкости сплава, Присадка хрома более 22% при определенном соотношении других элементов приво" дит к снижению абразивостойкости из-за появления ферритной составлящей.50Никель в данном направлении интервала концентраций увеличивает стабильность аустенита при температурах эвтектического превращения. В этих пределах равномерность распределения никеля между фазами сплава наиболь" шая, что повышает его механические свойства. Присадка никеля ниже 1,0% приводит к падению прочностных свойств чугуна, а более 1,5% не вызывает существенное увеличение механических свойств, но происходит удорожание сплава. Лефицитность и дороговизна никеля требует определениямаксимально узких интервалов концентраций,Титан в указанных количествахобеспечивает связывание находящихсяв жидком расплаве азота и нитриды,что повышает пластические свойствачугуна. При содержании титана менее0,057. он не оказывает существенноговлияния на свойства сплава. При наличии титана более 0,27. наблюдаетсяпоявление карбидов титана, выделениекоторых отмечено на границах дендритов аустенита, это приводит к падению динамической прочности сплава.Ванадий в заявляемом интервалеконцентраций является легирующимэлементом, образующим высокотвердыеспециальные карбиды, что повышаетабразивостойкость чугуна. Более того, при присутствии других вышеукаЪ /занных легирующих элементов наблюдается инверсия эвтектической структурной составляющей, т.е. твердая ихрупкая карбидная фаза оказываетсяразобщенной, раздробленной в пластичной аустенитной матрице.При содержании ванадия менее0,27. не наблюдается присутствие карбидов ванадия, которые обуславливаютпоказатели высокой абразивостойкостичугуна. При содержании ванадия более4,57. в структуре сплава появляютсяпервичные карбиды, которые, выкрашиваясь при ударно-абразивном режимеизноса детали, снижают ее эксплуатационный срок службы.Магний в данном концентрационноминтервале выполняет роль десульфуратора, что обеспечивает чистоту межзеренньж границ от хрупких сульфидов,ухудшающих .прочностные и пластические свойства сплава. Часть кислорода также связывается в окислы магния, что уменьшает пленообразованиеи повышает технологические свойствасплава. При содержании магния менее0,02% не обеспечивается достаточнаястепень десульфурации сплава. Содержание магния 0,05% достаточно ; длятого, чтобы связать всю излишнююсеру, которая оказывает отрицательное влияние на механические свойствачугуна,1468958 40 зиеойсосте,Предлозен 3 ВЙ3,Вг г,в 3 З,В Иезествюй (арототнп)а 1,г 5 2,26 3,2 О 1,103 1,О 0,2 77 1,0 0,05 Орг 0,02 0,02 12 Ов 5 9 ф 52 Ое 12 2 т Ов 035 Ое 03 2,0 0,05 22 1,5 0,2 4,5 0,05 0,04 Ос таль еое 130 -ф- . 125 В 5,0 05 79,30 105 73,70 о нг 06 Кальций. имеет большое сродство с кислородом, что приводит в данной концентрации к хорошему рафинированию расплава. Следует отметить низкую стоимость кальция по сравнению с другими сильными раскислителями. Перевод содержащегося в расплаве кислорода (из-за образования СаО) из активного состояния в пассивное позволяет увеличить степень легированности хромом и ванадием, что повын 1 ает прочностные свойства сплава. Окислы кальция (СаО) образуют с крем. неземом шлак, обладающий пониженной температурой плавления, что позволяет достигать высокой частоты межзеренных границ от неметаллических включений и увеличивать динамическую прочность. Присадка Са менее 0,027. не приводит к необходимой степени раскисления сплава. При содержании кальция более 0,047. начинается процесс обезуглероживания сплава, так как образующиеся карбиды кальция всплывают в н 1 лак, а это снижает количество высокотвердой составляющей и уменьчает абразивостойкость. Кроме того, повьппенная присадка кальция в расплавленный металл сопровождается чрезмерным гаэовыделением,Чугун предложенного состава плавили по общепринятой технологии в печи ИСТ,06 с кислой футеровкой. При достижении расплавленным металлом температуры 1500 С производили при - садку ванадия (марки ВНМ) и титана (марки ТГ), затем в колоколь. чике на штанге - присадку определенной навески железо-кремний-магниевой лигатуры и силикокальция.Одновременно выплавляли три сплава: нижние пределы содержания чугуна-прототипа, средние значения и верхние пределы (плавки 6, 7, 8 соот. ветственно). 0,9 0,2 0,2 2,0 0,35 015 1,2 0,4 2,5 3,5 05 Оь 35 1,5 0,6 а,в 5,0 О,7 0,5 Разливку чугуна производили при1330-1340 Г в сухие песчано-глинистые формы с заготовками для образцов на металлографические .исследования и абразивостойкость, а такжес плитами массой 50 кг (уменьгеннаяв 7 раз модель футеровочной плитырудоразмольной мельницы, применяе мой на НКГОКе г. Кривого Рога).Лбразивную стойкость определялипо потере веса образцов при истирании абразивом (рудой). во вращающейся лабораторной барабанной мельнице 15 с постоянной скоростью вращения50 об/мин.Химические составы известного ипредложенного чугуна, а также уро вень их свойств приведены в таблице.Как следует иэ таблицы, дополнительный ввод в состав чугуна предложенного обеспечивает повьппение динамической прочности в 1,2-1,3 раза.25 Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, крем-.ний, марганец, хром, никель, титан, 30 ванадий и железо, о т л и ч а ю "щ и й с я тем, что, с целью повышения динамической прочности при сох.ранении уровня абразивной стойкости,он дополнительно содержит магний икальций при.следующем соотношениикомпонентов, мас.7.:Углерод 1,8-3,8Кремний 1,0-2,0Марганец 0,2-0,85Хром 17-22Никель 1,0-1,5Титан Оф 05-От 2Ванадий 0,2-4,5Магний Ов 02 От 05 45 Кальций О, 02-0, 04Железо Остальное