Износостойкий чугун

" фф ксавЪ инение "Гом ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(56) Авторское свидетельство СССМ 973655, кл, С 22 С 37/10, 1982.Авторское свидетельство СССВ 494427, кл. С 22 С 37/06, 1974,) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУ Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов белых износостойких чугунов, с повышенной микротвердостью карбидов для работы в условиях ударно-абразивного износа,Цель изобретения - повышение ударноабраэивной стойкости,Содержание основных компонентов, мас.0: углерод 2,58 - 2,76; кремний 0,51 - 0,88; марганец 0,85-1,65 определено исходя из практики производства белых чугунов для износостойких литых деталей, работающих при ударных нагрузках, При снижении содержания углерода (менее 2,58 мас.0/,) и кремния (менее 0.51 мас.0) и повышении концентрации марганца (более 1,65 мас. ь) снижаются литейные свойства, ударная вязкость, трещиностойкость, увеличивается ликвация и снижаются стабильность структуры, ударно-абразивная износостойкость, эксплуатационные свойства. При концентрации углерода более 2,76 мас., кремния более 0,88 мас.,л; и марганца менее 0,85 5 О 1678890 А 1(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей для работы в условиях ударно-абразивного износа. Цель изобретения - повышение ударно-абразивной стойкости, Новый чугун содержит, мас.: С 2,58-2,76, Я 0,51 - 0,88, Мп 0,85 - 1,65, Сг 18,1 - ,9,6, Мо 1,11 - 1,68, А 0,006 - 0,03, т 0,07 - 0,18, нитриды ванадия 0,11 - 0,30, Со 0,03-0,27, В 0,03- 0,11 и Ге - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Со, В, а также И и у в виде их нитридов позволяет повысить ударно-абразивную стойкость в 1,9-2,1 раза. 2 табл. мас. ь структура в отливках становится грубой, снижаются микротвердость карбидов и матрицы, их износостойкость и стабильность ударной вязкости и механических свойств в отливках, что снижает эксплуатационные свойства,Введение бора в количестве 0,03-0,11 мас.0 и алюминия в количестве 0,006-0,03 мас,=,ь раскисляет чугун, измельчает структуру, повышает трещиностойкость, твердость и износостойкость матрицы, прокаливаемость, микротвердость карбидов, стабильность матрицы в отливках, что обеспечивает снижение абразивного износа и повышение эксплуатационной стойкости и механических свойств. Содержание алюминия принято от концентрации 0,006 мас,0 ь, а бора с 0,03 мас.0, когда отмечается измельчение структуры и повышение твердости и износостойкости в отливках и ограничено концентрацией 0,03 и 0,11 мас, соответственно, выше которых отмечается снижение однородности структуры и5 10 15 20 УглеродКремнийМарганецХромМолибденАлюминийИттрийНитриды ванадияКобальтБорЖелезо 2,58-20,760,51 - 0,880,85 - 1,6518,1-19,61,11 - 1,680,006 - 0,030.07 - 0,180.011-0,30,03 - 0,270,03 - 0,11Остальное появление неметаллических включений, пленов, окислов в металлической основе и снижение динамической прочности и стабильности структуры и свойств чугуна, что приводит к снижению ударно-абразивной износостойкости и эксплуатационных свойств.Никель является дефицитным и дорогостоящим компонентом, снижающим стабильность структуры и не обеспечивающим существенного повышения ударно-абразивной износостойкости и эксплуатационных свойств, поэтому он исключен из состава чугуна. Введение нитридов ванадия в количестве 0,11 - 0,3 мас,% легирует металлическую оправку, измельчает карбиды, повышает твердость и износостойкость чугуна, что обеспечивает значительное повышение ударно-абразивной и эксплуатационной стойкости Содержание их принято от концентрации 0,11 мас.%, при которой отмечается повышение твердости, ударно- абразивной износостойкости и эксплуатационной стойкости и ограничено концентрацией 0,3 мас.% выше которой снижается ударная вязкость и трещиностойкость.Иттрий в количестве 0,07 - 0,13 мас.% измельчает и микролегирует структуру чугуна в отливках, повышает стабильность матрицы и упругопластические свойства, что повышает эксплуатационную стойкость. Микролегирующее и стабилизирующее действие иттрия при концентрации до 0,07% мас,% недостаточно, а эксплуатационные свойства чугуна низкие, а при увеличении содержания иттрия (более 0,13 мас,%) повышается концентрация неметаллических включений по границам зерен, что снижает ударную вязкость, ударно-абразивную износостойкость и эксплуатационные свойства чугуна в литых изделиях.Хром в количестве 18,1 - 19,6 мас.% обеспечивает необходимое упрочнение матрицы, высокие характеристики твердости и износостойкости, что приводит к повышению эксплуатационной стойкости. При повышении содержания хрома (более 19,6 мас.%) укрупняются карбиды, снижаются пластические и эксплуатационные свойства, а при снижении концентрации хрома (менее 18,1 мас,%) в структуре недостаточное количество карбидов, отмечается снижение твердости, износостойкости иэксплуатационной стойкости в условиях абразивного износа,Сера и фосфор загрязняют металл иснижают трещиностойкость, износостой 25 30 35 40 45 50 кость и эксплуатационную стойкость. поэтому они исключены иэ состава чугуна.П р и м е р, Плавку чугуна проводят в открытых индукционных печах с основной футеровкой и перегревом расплавов до 1480-1520 С. В качестве шихтовых материалов используют литейный чугун ЛК 5, пере- дельные чугуны М 1 и М 2, стальной и чугунный лом, феррохром ФХ 800. феррованадий ФВдЗН, ферромолибден ФМо 2. ферробор и ферромарганец. Азотированный феррованадий вводят в литейный ковш при выпуске расплава из индукционной печи.Заливку металла проводят в сухие жидкостекольные литейные формы при 1430- 1450 С.После нормализации с температуры 850 + 10 С определяют механические свойства, ударно-абразивную износостойкость, эксплуатационные свойства и микротвердость карбидов на приборе ПМТ-З. Ударную вязкость определяют на образцах 10 х 10 х 10 мм типа ГОСТ 9454-78, а относительную износостойкость ф 10 по ГОСТ 23,212-82.В табл, 1 приведены химические составы износостойких чугунов опытных плавок; в табл. 2 - данные о механических и эксплуатационных свойствах и микротвердости карбидов,Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна кобальта и бора, а также азота и ванадия в виде нитридов ванадия позволяет повысить ударно-абразивную стойкость в 1,9-2,1 раза,Формула изобретения Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, алюминий, иттрий и железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения ударно-абразивной стойкости, он дополнительно содержит кобальт, бор, нитриды ванадия при следующем соотношении компонентов, мас.%;1678890 Таблица 1Известный чугун содержит 0,05 мас.азота и 0,6 мас.ванадия. Таблица 2 Составитель Н. КосторнойТехред М,Моргентал Корректор М,Шароши Редактор Н. Гунько Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул. Гагарина, 101 Заказ 3185 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская нэб., 4/5