Чугун

)5С 22 С 27/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССР М 39352, кл. С 22 С 37/06, 1950.Авторское свидетельство СССР М 1425245, кл. С 22 С 37/10, 1986,Изобретение относится к металлургии частности к разработке составов чугуна ля производства лопаток для дробеметных ппаратов.ь изобретения - повышение твердозносостойкости в термообработантоянии.бор граничных пределов содержания ентов в чугуне предлагаемого состаовлен следующим.дение углерода в чугун необходимо азования мелких карбидов М)С. ержании углерода менее 2,80 колизносостойких карбидов уменьшаетзрастает количество аустенита, что снижению износостойкости сплава, ание углерода более 3,20, приводит нению шлакогрэфитовой спелью чуо снижает прочность, ударную вязи стойкость сплава против ания сетки разгара,Цести ином соВы ком понва обуслВведля обрПри содчество ися и воведет кСодержк загрязгуна, чткостьобразов(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве лопаток для дрэбеметных аппаратов. Цель изобретения - повышение твердости и износостойкости в термообработанном состоянии. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношений, мас.: С 2,8- 3,2; Я 0,05 - 0,2; Мп 0,1 - 0,5; Сг 21 - 26; Мо 0,4 - 1,0; Ч 0,3 - 0,7; Си 0,1 - 0,4; В 0,001 - 0,01; ЯЬ 0,008-0,012 и Ге остальное. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна ЯЬ позволяет повысить твердость в 1,02 - 1,08 раз и износостойкость в 1,08-1,12 раза, 2 табл. Кремний (0,05-0,20) и марганец (0,1 - 0,50) специально в состав чугуна не вводятся, уровень их содержания должен быть ограничен неизбежным количеством, попадающим с шихтовыми материалами. Повышение содержания кремния более 0,20 ь уменьшает прокаливаемость, поэтому его ввод в сплав выше указанного предела нецелесообразен.Марганец (0,1 - 0,5 ф 6) способствует стабилизации аустенита и цементита в чугуне, Увеличение содержания марганца более 0,50 приводит к снижению точки начала мартенситного превращения, при этом стабильность и количество остаточного аустенита возрастает, а следовательно, уменьшается износостойкость. Содержание марганца в предлагаемом чугуне желательно иметь не более 0,5, т.е. ограничиться тем количеством, которое неизбежно попадает с шихтовыми материалами. Нижний предел (0,1 Ь) содержания кремния и мар 1663042ганца в данном чугуне связан с невозможностью получения их более низких концентраций при обычных условиях плавки с использованием рядовых гостированных шихтовых материалов,Хром (21 - 26) необходим для образования комплексных карбидов типа(Сг, Ге) Сз и СгтСз, придающих чугуну максимальную износостойкость, При содержании хрома менее 21; в структуре образуется непрерывная карбидная фаза с карбидами (Ге, Сг)зС, что снижает абразивную стойкость чугуна. При содержании хрома более 26 в структуре чугуна появляются крупные. и хрупкие карбиды типа МгзСв, что приводит к снижению износостойкости чугуна.Молибден (0,4-1%) улучшает дислокационную структуру сплава и подавляет диффузию атомов фосфора, связывая их в межатомн ые пары М - Р, что предотвращает образование хрупких фосфидных эвтектик по границам зерен и ведет к увеличению износостойкости. Содержание молибдена менее 0,4 недостаточно для подавления диффузии атомов фосфора и образования достаточного количества упрочняющих карбидов МаС, Увеличение содержания молибдена более 1 нецелесообразно, так как укрупняются и коагулируются карбиды, в результате чего снижается износостойкость.Ванадий (03-0,7 ) используется преимущественно для образования карбидов и обеспечивает более высокую твердость (по сравнению с твердостью чугуна с присадкой хрома). При низком содержании ванадия (менее 0,3 ) влияние его на структуру чугуна не проявляется. При увеличении содержания ванадия более 0,7 снижается технологическая пластичность чугуна, увеличивается склонность к трещинам,Медь(0,1 - 0,4 устраняя продукты перлитного распада в литой структуре чугуна, повышает износостойкость и прокаливаемость, способствует увеличению сопротивления чугуна ударным нагрузкам, увеличивает теплопроводность сплава. Присадки меди менее 0,1 не оказывают существенного влияния на структуру и физико-механические свойства, При содержании меди более 0,4 в структуре чугуна присутствует перлит, что снижает ударную вязкость и износостойкость,Бор (0,001 - 0,01/являясь поверхностно-активным элементом, улучшает форму неметаллических включений, способствует образованию в структуре дисперсных упрочняющих тугоплавких частиц гексаборидов, повышающих износостойкость.5 1 О 15 20 25 30 3540 45 50 55 снижает технологическую температуру разливки сплава, не снижая жидкотекучести. Верхний предел концентрации бора 0,01 обусловлен малым ростом положительного эффекта при дальнейшем повышении его содержания, При снижении концентрации бора, ниже 0,001 модифицирующего эффекта не наблюдается,Сурьма (0,008-0,012 ), являясь модификатором, влияет на кристаллизацию аустенита, эвтектическое превращение: увеличивает количество эвтектики и измельчает ее, выравнивает скорость кристаллизации аустенита и почти полностью устраняет выпадение структурно-свободного цементита. При снижении содержания сурьмы менее 0,008 модифицирующего эффекта не наблюдается, Присадка сурьмы выше 0,012 приводит к нежелательным изменениям структуры - ее огрублению,В индукционной тигельной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой выплавляли опытные составы предлагаемого чугуна и чугуна известного состава (табл.1) по общепринятой технологии. Бор в виде ферробора и чистую сурьму вводили в ковш при выпуске металла из печи. Из опытных составов чугунов заливали отливки лопаток для дробеметной камеры модели А - 6, Тип В - 6 - 3 японского производства, После охлаждения до комнатной температурь. лопатки подвергали термической обработке по режиму; нормализация при 1050 С, время выдержки 2 ч. Из части лопаток вырезали образцы для исследования структуры, твердости и износостойкости. Остальные лопатки устанавливали на роторы дробеметных камер, где они проходили промышленные испытания на стойкость в рабочих условиях.Структура чугуна после термообработки представляет собой троостомартенсит и карбиды типа СгуСз, (Сг, Ее)т Сз. Цементита РезС нет.Износостойкость образцов из лопаток определяли согласно ГОСТ 23.208-79,Для испытаний на износ использовали специальную установку, на которой при одинаковых условиях при постоянной нагрузке производили трение образцов из исследуемого и эталонного материалов об абразивные частицы. подаваемых в зону трения и прижимаемых к образцу вращающимся резиновым роликом, В качестве эталонного материала использована сталь 45, в качестве абразива - электрокорунд зернистостью М 16-П (ГОСТ 3647-71), Износостойкость исследуемого материала оценивали путем сравнения его износа с износом эталонного. образца.1663042 В табл.2 приведены значения твердости и износостойкости предлагаемого и известного чугунов.Как видно из данных табл.2, предлагаемый износостойкий чугун благодаря дополнительному вводу сурьмы и изменению соотношения кремния, ванадия и меди имеет повышенные на 3 - 4 НЯС твердость и в 1,08-1,12 раза износостойкость. 5 Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний,марганец, хром, молибден, ванадий, медь,бор и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,10 Таблица 1 Содержание элементов в чугуне мас,Е Чугун л с 1 в вв ( ст ввсввв твНЕС Отно си- тельная КСуК 18/м износоСТОЙКОСТЬ Предлагаемый Варианты 1 28 29,3 53 63 О 39 2. 0,55845 900 7 68,5 54 61 О 26 0,41 860 925 П р и и е ч а н и е. Числитель - литое состояние, знаменатель - послетермообработки по ре 7 киму:нормализация при 1050 С,2 ч. ПредлагаемыйВарианты12з4Известный56 с целью повышения твердости и износостойкости в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит сурьму при следующем соотношении компонентов; мас.;Углерод, 2,8-3,2 Кремний 0,05-0,2 Марганец 0,1 - 0,5 Хром 21-26 Молибден 0,4-1,0 Ванадий 0,3-0,7 Медь 0,1 - 0,4 Бор 0,001 - 0.01 Сурьма 0,008 - 0.012 Железо Остальное,