Износостойкий чугун

СООЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 51)5 С 22 С 37/О ЕТЕНИЯ ТЕЛЬСТВУ ТОРСКОМ СОСТОИКИЙ ЧУГУНретение относиможет быть исп(57) Илургии аклее Ж ал- при зо эобретение отно ся к металлурработке состаии, в частности в чугу ви ого из ения - по в и ударн мообработ ьппение меха-абраэивнойином состояель изоб веских своитойкости в т ии.Выб лов содержа- предложенноедующим.улучшениясодержа" н икают а в реаничных сл а. Примас.7 сва чугун мас.7ерриой зультате з ерритизаци ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И (ЛНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ПИ АНИЕ 1(71) Херсонский индустриальный институт и Ново-Каховский электромашииостроительный завод им, 50-летия Великой Октябрьской революции(56) Авторское свидетельство СССРУ 505736, кл. С 22 С 37/00, 1 974,Литейное производство, 1 971, У 5с, 27-28,а для деталей, работающих винтенсивного ударно-абразивса под воздействием нагруния компонентов в чугун го состава обусловленУглерод необходим д литейных свойств чугун нии углерода выше 3,8 ся механические свойст 560605 А 1 производстве деталей, работающих вусловиях ударно-абразивного износапри воздействии нагрузок, Пель изобретения - повьшение механическихсвойств и ударно-абразивной стойкости в термообработанном состоянии. Новый чугун содержит, мас,7: С 3,6-3,8;Яд 1,6-2,1; Мп Оф 5 Ов 71 Х 1 018 1 ь 2 эМо 0,5-0,6; Сг 0,2-0,4; Се 0,10-0,16;Сц О,5-0,30 и Ре остальное, Дополнительный ввод в состав предложенногочугуна Сц и повышение в нем содержания Мо позволило повысить по сравнению с известным чугуном механическиесвойства: б в 3 - 3,3 раза, 3 в 3,76,8 раза, КСЧ в 1,5-2,0 раза, а тже ударно-абразивную стойкость бочем в 3,2 раза2 табл. матрицы, При содержании углерода менее 3,6 мас,7 ухудшаются литейные свойства чугунов особенно для тонкостенных деталей, ухудшается обрабатываемость, понижается износостойкость, так как в структуре пояВляется свободный цементит, который выкрашивается при ударном воздействии нагрузок.Содержание кремния 1,6-2,1 мас,Е установлено экспериментально из условий получения структуры, необходимой для обеспечения высокой иэносостой- крсти при интенсивном ударно-абразивном воздействии нагрузок, При содержании кремния ниже 1,6 мас,% резко возрастает твердость материала с уменьшением вязкости, а выше 2, увеличивается доля свободного фта в структуре, что тоже снижает ударно-абразивную износостойкость.При содержании марганца ниже нижнего предела в структуре чугуна появляется феррит, снижается при этомтвердость и ухудшаются Физико-механические характеристики. При концентрации марганца свыше 0,7 мас,% возраста"ет вероятность появления хрупкостипри высоких температурах.Содержание никеля также установлено экспериментально с целью обеспечения высокой ударно"абразивной износостойкости, например, лопаток дробе сметного очистного аппарата, Нижнийпредел содержания никеля 0,8 мас%определен способностью его Формировать достаточное количество аустенита,что обеспечивает высокую ударно"абра" 20зивную износостойкость материала.Верхний предел (1,2 мас.%3 содержанияникеля определен с целью достаточногои оптимального количества его дляаустенизации матрицы и экономии этого 25металла,Для повьдпения уровня механическихсвойств чугуна содержаниехрома предусмотрено в прсделах 0,2-0,4 мас.Е.При более низком содержании хрома его -.0влияние на структуру и свойства чугу-;на мало заметно, особенно при повышенных содержаниях углерода, Увеличение концентрации хрома выше 0,4 мас,%:ведет к увеличению степени деформации, необходимой ударно-абразивнойизносостойкости,Пределы содержания меди установлены при испытаниях образцов чугуна сцелью улучшения иэносостойкости мате-риалов, В металлическом расплаве медьхорошо диффузирует и растворяется,. Нижний предел 0,15 мас,%) способст:вует расширению области существованиягомогенной -фазы, а выше верхнегопредела (0,3 мас.%) вследствие ограниченной растворимости самого компонента в железе исключается однороднаяОбласть-фазы. Наличие небольшой6%сбавки меди не снижает тенлостой 50.кость материала, что повьпдает егоударно-абразивную износостойкость,стабилизует матрицу, упрочняя металпическую Фазу ее.Пределы содержания никеля, хромаКЭмарганца и меди связаны с Формированием мартенситной структуры при за -калке и обеспечением достаточно высокого уровня ударно-абразивной износостойкости. Наличие хрома и марга.а в оптимальных соотношениях обеспечи-. вает получение стабильной структурьг в отливках без дополнительного введения ванадия.Введение молибдена продиктовано повышением устойчивости переохлажденного аустенита. При содержании молибдена ниже 0,5 мас.не реализуется эффект упрочнения материала, а вьдде 0,6 мас. . увеличивается эффект упрочнения со значительной потерей пластичности и вязкости.Для улучшения структуры.в состав чугуна вводится Ферроцерий, пределы остаточного содержания которого установлень; оьтньм путем, Ферроцерий вводится в жидкий расплав чугуна в количестве 0,3-0,5 мас,с тем, что,4бы остаточное содержанйе церия составило 0,1 -0,1 6 мас,%.- Введение фер" роцерия способствует образованию компактной формы шаровидного графита, стабилизирует повышение механических и эксплуатационных свойств чугуна, Содержание церия "чиже 0,10 мас. . ухудшает образование графитных включений глобулярной формы, что сущест" венно снижает ударно-абразивную износостойкость чугуна. Легирующие элементы при этом подавляют действие ферроцерия на Формообразование граФита, Содержание церия выше 0,16 мас.% нецелесообразно из-за повышения стоимости чугуна при совершенно незчачительном эффекте увеличения ударно-абразивных износостойких свойств.В качестве примесей предлагаемый износостойкий чугун может содержать не вьдде О, 057, серы, не вьпде О. 097 Фосфора. Особенно строго необходимо собдодать содержание серы, так как большая часть Ферроцерия уходит на обессеривание чугуна.Плавку вели в индукционной печи ЖПЛ02 емкостью 200 кг то известной технологии. В качестве шихтовых материалов использовали литейный чугун МОс повышенным содержанием серы, поэтому проводилосъ.двойное обессеривание, стальнойлом, ферросплавы марганца, хрома, кремния и церия. Затем добавляли никегп, медь и молиб" ден-. Шихтовые материалы последовательно по технологии загружали в печь, расплав перегревали до 1480+10 С, 1 одификатор вводили в ковш во время выТаблица 1 Содержание, компонента мас,Е Чугун Пределы,3,62 1,675 0,805 О,5 0,453 ОстальИзвестныййПредло- женный Средний 0,4 1,5 ное 3,6 3,7 3,8 1,6 0,5 1,85 0 62,1 0,7 0,2 0,5 0,3 О, 65 0,4 0,8 НижнийСреднийВерхний 0,50,550,6 0,150,220,3 О,О,30,16 Таблица 2 Средняя ударно-абразивнаяизносостойкость, Гс/с Механические свойства Чугун Пределы 7. а МДж/м ННВ бь 1".Па О 20 . 168 4, 9631 0,7 137 Средний ИзвестныйПредложенный 0,15360,15580,158 0,31 570 0,36 б 0 0,41 650 2,6 3,7 4.,8 418 435 452 НижнийСреднийВерхний 5 15606пуска металла при 1420 ф 10 С, Чугунразливали в разовые песчано-глинистые формы. И пробы и детали подвергались изотермической закалке от900 С при изотерме .300 С .в селитровойо о 5ванне состава 1007-.ного КМО. По стандартным методикам определяли пределпрочности при,.растяжении, относительное удлинение, твердость на образцахдиаметром 30 и длиной 300 мм, Ударноабразивную износостойкость определялина установке для исследования материалов нри ударно-абразивном приложении нагрузки. Скорость вращения многогранной шайбы составила 450 об/мин,сила давления эа один оборот изменялась от 1 до 0,9 кН, скорость относительного скольжения изменялась от0,84 до 0,75 и/с. Динамический коэффициент при этом составил 4,5,Химические составы и уровеньсвойств известного и предложенногочугуна приведены в табл, 1 и 2.Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Сц и повышение в нем содержания Мо позволило повысить механи 05 6 ческие свойства Оь в 3-3,3 раза в 3,7-6,8 раз, КСЧ - в 1,5-2,0 раза.и ударно-абразивную стойкость более чем в 3,2 раза. Формула изобретения Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, молибден, хром, церий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения механических свойств и ударно-абразивной стойкости в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас7:Углерод 3,6-3,8 Кремний 1,б - 2,1 Марганец 0,5-0,7 Никель 0,8-1, 2 Молибден 0,5-0,6 Хром 0,2 - 0,4 Це рий 0,10-0, 16 Медь 0,15-0,30 Железо Остальное а в качестве примеси чугун содержит серу до 0052 и фосфор до 009/,