Чугун

(51)5 С 22 С 37/10 Т И е относитс ольэовано к металлургии и ри производстГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР 1 ч. 734308, кл. С 22 С 37/10. 1978,Авторское свидетельство СССР )ч. 867942, кл. С 22 С 37/10. 1980. (54) ЧУГУН(57) Изобретенияможет быть исп и Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях гидроабраэивного износа.Цель изобретения - повышение износостойкости при гидроабразивном износе.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Дополнительно введенный молибден легирует металлическую основу, повышает ее твердость, измельчает структуру и повышает склонность к бейнитному превращению и износостойкость при гидроабразивном износе. При концентрации молибдена до 0,15 мас. Ось измельчение графита и повышение твердости и иэносостойкости при гидроабразивном износе и склонности к бейнитному превращению недостаточны, а при концентрации молибдена более 2,5 мас.% снижаются технологические и упругопластические свойства и увеличивается износ при гидро- абразивном износе. ве отливок, работающих в условиях гидроабраэивного износа, Цель - повышение износостойкости при гидроабразивном износе, Новый чугун содержит, мас.о)ь: С 2 - 2,7; 510,3-0,7; Мп 0,7 - 1,3; Сг 2,3 - 7,1; 1 ч 0,3 -1,0, Ч 0,2-0.7; А 0,02 - 0,05; Со 0,1-0,5; Т 0,02 - 0,3; Се 0,02-0,06; Со 0,32-0,75; Мо 0,15 - 2,5; М 9 0,02-0,06 и Ре - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Со. Мо и М 9 позволяет повысить по сравнению с известным износостойкость в условиях гидроабразивного износа (абразивный материал - карбид кремния в количестве 7,1-7,5 г/л) в 8,1-10 раэ, 2 табл,Магнии модифицирует и раскисляет чугун, повышая плотность и монолитность матрицы, фактор формы графита, очищает металл от примесей и границы зерен, что обеспечивает существенное повышение стабильности герметичности и иэносостойкости при гидроабраэивном износе. При концентрации магния до 0,02 мас.7 ь модифицирующий и раскисляющий эффекты недостаточны, а герметичность чугуна в отливках и износостойкость при гидроабраэивном износе низки; при концентрации магния более 0,06 мас,о)ь повышаются его угар, содержание неметаллических включений и снижается стабильность структуры, герметичности, износостойкости при гидро- абразивном износе и служебные свойства.Дополнительно введенный кобальт в количестве 0,32-0,75 мас,оь микролегирует матрицу, повышает ее стойкость против коррозии и износа, увеличивает износострйкость в условиях гидроабраэивного износа. Его концентрация принята от10 15 20 25 30 35 40 50 55 содержания 0,32 мас с которого начинает сказываться его влияние на износостойкость при гидроабраэивном износе, и ограничено концентрацией 0,75 мас выше которой снижаются стабильность структуры, упругопластические и эксплуатационные свойства.Фосфор отбеливает, измельчает структуру, повышает механические свойства, поверхностную прочность и износостойкость при гидроабраэивном износе, При концентрации фосфора до 0,04 мас, о его отбеливающий эффект и повышение поверхностной прочности и износостойкости при гидроабразивном износе сказываются незначительно, а при концентрации фосфора более 0,08 мас.Я увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен, снижаются пластические свойства, склонность к бейнитному превращению и износостойкость при гидроабразивном износе.Никель и титан упрочняют матрицу, повышают ее коррозионную стойкость, увеличивают твердость, стабильность структуры, склонность к бейнитному превращению, что обеспечивает повышение хрупкой прочности, износостойкости при гидроабраэивном износе, ударно-устелостной долговечности, Концентрации титана менее 0,02 мас.7 ь и никеля менее 0,3 мас.оь приводят к резкому снижению хрупкой прочности, коррозионной стойкости и иэносостойкости при гидроабразивном износе, а при концентрации титана более 0,3 мас.; и никеля более 1,0 мас.ф снижается стабильность структуры, повышается содержание интерметаллидных и неметаллических включений по границам зерен, что приводит к снижению ударно-усталостной долговечности и износостойкости при гидроабразивном износе.Хром и ванадий обеспечивают высокую коррозионную стойкость и твердость матрицы, что повышает характеристики иэносостойкости при гидроабразивном износе. При увеличении содержания хрома более 7,1 мас, и ванадия более 0,7 мас,"-,ь снижаются трещиностойкость, эксплуатационная и ударно-усталостная долговечность, Содержание алюминия и меди ограничено 0,5 мас.7 ь каждого, так как при более высоком их содержании снижается однородность структуры, механических и эксплуатационных свойств, Содержание церия принято а количестве 0,02-0,06 мас.,ь, что модифицирует и способствует улучшению формы графита, коррозионной стойкости и износостойкости при гидроабразивном износе.Содержание основных компонентов(углерода 2,0 - 2,7, кремния 0,3 - 0,7 и марганца 0,7-1,3 мас) в отливках обеспечивает повышение стабильности структуры и свойств, оптимальную износостойкость при гидроабразивном износе и высокие эксплуатационные свойства,Алюминий в количестве 0,02 - 0,05 мас,о способствует раскислению, модифицированию расплава и повышению механических и технологических свойств чугуна.Плавку чугуна известного и предложенного составов проводили в открытых индукционных печах методом переплава,В качестве шихтовых материалов при опытных плавках используют чугунный лом, литейные и передельные чугуны, возврат собственного производства, полуфабрикатный никель НПЗ, зеркальный чугун ЗЧ 1, феррованадий, феррохром, ферромарганец, ферромолибден и другие ферросплавы, Кобальт и неокисляющиеся легирующие добавки вводят вместе с шихтой, а легкоплавкие ферросплавы, лигатуры и модификаторы - после раскисления металла за 3-6 мин перед разливкой непосредственно в литейные ковши.Способ производства чугуна включает загрузку компонентов шихты, подогретой до 350-450 С, в печь при наличии "болота",перегрев расплава до 1480 - 1520 С. Присадку меди, фосфора, титана, церия, магния и других легкоплавких добавок и компоненгов проводят после доводки химического состава по основным компонентам перед разливкой металла в сухие литейные формы.Б табл. 1 приведены химические составы износостойких чугунов ряда плавок. Определение содержания ингредиентов в чугунах проводят по стандартным методикам количественного дифференцированного химического анализа.В табл, 2 приведены механические и технологические свойства износостойких чугунов опытных плавок, Механические, свойства в отливках определяют после их нормализации с температуры 960 - 990 С и,изотермической выдержки при 350-370 С.Испытание на гидроабраэивное изнашивание проводят на трубных литых заготовках на стендах с использованием гидроабразиеных потоков при концентрации абразивных частиц карбид кремния 7,1 - 7,5 г/л.Как видно иэ табл, 2, дополнительное введение в состав чугуна кобальта, молибдена и магния позволило повысить износостойкость при гидроабраэивном износе в8,15-10 раз,Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний,марганец, хром, никель, ванадий, алюми16275 В 2 10 Таблица 1 Химические составы известного и , предложенного чугунов Таблица 2 Свойства чугуна известного ипредложенного составов ний, медь, титан, церий и железо, от л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения износостойкости при гидроабразивном износе, он дополнительно содержит кобальт, молибден и магний при следующем соотношении компонентов, мас,:Углерод 2,0-2,7 Кремний 0,3-0,7 Марганец 0,7 - 1,3 Хром 2,3 - 7,1 НикельВанадийАлюминийМедьТитанЦерийКобальтМолибденМагнийЖелезо 0,3-1,00,2-0,70,02 - 0,050,1-0,50,02 - 0,30,02-0,060,32-0,750,15 - 2,50,02 - 0,06Остальное