Износостойкий чугун

)5 С 2 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ЕНИ ОБРЕТ ОПИСА К АВТОРСКОМ ИДЕТЕЛ ЬСТВУ(71) Магнитогорский горноский институт им. Г,И.Носов-металлургич А,Ф,Миляе а, С.П.Кожем хи н, А.А. Еж 6) Авторское свидетельство СССР М 1025749, кл, С 22 С 37/06, 1983,Авторское свидетельство СССР М. 1357451, кл. С 22 С 37/10, 1984.ия - повышение пре стяжении, твердост римера люстрируетсменения.х пределов се предложен ющим. ержан го сост Содержание углерода (2,9 к эвтектическому, При содерж менее 2,9%, износостойкост из-за уменьшения количества фазы. Увеличение содержани лее 3,3% нарушает одноро структуры, что приводит к сн состойкости,3,3%) близко нии углеродапонижается прочняющей углерода боность литой жению изноИзобретение от таллургии, в частност чугуна для производ ных аппаратов Цель изобретен ла прочности при ра износостойкости,Изобретение ил ми конкретного при Выбор граничнь компонентов в чугун ва обусловлен следуосится к области меи к разработке состава тва деталей дробемет 1694681 А(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве деталей дробеметных аппаратов. Цель изобретения - повышение предела прочности при растяжении, твердости и износостойкости в термообработанном состоянии. Новый чугун содержит мас.ф. С 2,9 - 3,3; Я 0,01 - 0,2: Мп 0,2 - 0,6; Сг 21 - 28; В 0,005 - 0,05; Са 0,005 - 0,05; Т 0,4 - 1,0 и Ге остальное. Дополнительный ввод в предложенный чугун титана, а также изменение в нем содержания Я и Мп позВолили поВысить сгв В 1,25 - 1,4 раза; НВС в 1,05-1,10 раза и износостойкость в 1,32-1,38 раза. 2 табл,Кремний (0,01 - 0,2%) и марганец (0,2 - 0,6% ) специально в состав чугуна не вводятся, а являются неизбежными добавками, попадающими с шихтовыми материалами. Кремний уменьшает прокаливаемость, особенно сильно при его содержании более 0,2%. Содержание кремния в чугуне менее 0,01% труднодостижимо при использовании обычных шихтовых материалов, а также как и содержание марганца менее 0,2%, Увеличение содержания марганца более 0,6% приводит к снижению точки начала мартенситного превращения и возрастанию стабильности и количества остаточного аустенита, снижающих абразивную износа. стойкость,Хром (21,0-28,0%) необходим для образования износостойких карбидов типа; (Сг, Ре)т Сз и СгтСз. При содержании хрома менее 21% образуются карбиды типа (Ре, Сг)ЗС, снижающие абразивную износостойкость.50 55 При содержании хрома более 28 в структуре чугуна присутствуют крупные и хрупкие карбиды типа МгзСе, также снижающие абразивную износостойкость,В ведение в чугун кальция (0,005 - 0;05) основано на его способности взаимодействовать с серой. При содержании серы до 0,03=ь для полной десульфурации достаточно до 0,05 ф кальция, Кальций способствует равномерному распределению неметаллических включений по объему отливки и получению более дисперсной и однородной литой структуры. Содержание кальция менее 0,005 слабо влияет на дендритную структуру чугуна и морфологию неметаллических включений и этого количества недостаточного для подавления вредного влияния серы, Содержание кальция выше 0,05 приводит к образованию крупных не- металлических включений, загрязняющих сплав и снижающих его свойства,Бор (0,005 - 0,5), являясь поверхностно- активным элементом, упрочняет и стабилизирует границы зерен, замедляет рост кристаллов, способствуя измельчению структуры. что повышает стойкость чугуна в условиях ударных нагрузок. Присадка бора меньше 0,005 мало эффективна, а больше 0,05 приводит к охрупчиванию, образованию термических трещин, огрублению структуры и, следовательно, снижению абразивной износостойкости,Титан (0,4-1,0;) способствует измельчению зерна, устраняет столбчатое строение отливок, модифицирует чугун, позволяет получать однородные механические свойства по толщине отливки, способствует очищению металла от неметаллических включений. Смещает эвтектоидную точку вправо, уменьшая количество перлита и увеличивая в нем содержание углерода.Титан способствует образованию эвтектоида с достаточно высокой твердостью и увеличению размеров его полей, уменьшению и исключению цементитной эвтектики, Совокупность этих факторов приводит к увеличению вязкости чугуна и уменьшению в процессе износа выкрашивания эвтектики, Влияние титана более эффективно при введении его совместно с бором. При содержании титана менее 0,4 повышение износостойкости не наблюдается, так как в основном в структуре образуются нитриды титана, а карбонитридов нет, что приводит к снижению износостойкости чугуна. При содержании в сплаве титана более 1,0 ф карбонитриды титана больших размерОв располагаются по границам аустенит 10 15 20 25 30 35 40 45 ных зерен, что снижает износостойкость,трещиноустойчивость и жидкотекучесть.Известно применение в чугунах титана, но в данном чугуне он играет специфическую роль.Функциональное назначение титана проявляется в том, что наилучшие свойства чугуна достигаются при комплексном легировании хромом, бором и титаном за счет изменения баланса углерода между аустенитом и эвтектическим расплавом,Кроме этого, существенным отличием следует признать и ограничение содержаний кремния и марганца в чугуне только тем количеством, которое вносится с другими шихтовыми материалами в процессе плавки, Чем меньше в данном чугуне будет кремния и марганца, тем выше его износостойкость, На основании изложенного можно сделать вывод о том, что данное техническое решение обладает существенными отличиями,П р и м е р, В индукционной тигельной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой выплавляли опытные составы предлагаемого чугуна и чугуна, принятого за прототип (табл.1) по общепринятой технологии. Бор в виде ферробора, титан в виде ферротитана и кальций в виде силикокальция вводили в ковш при выпуске металла из печи.Из различных составов чугуна заливали отливки лопаток для дробеметной камеры. После охлаждения до комнатной температуры лопаток подвергали термической обработке по режиму: нормализация при 1050 С, выдержка 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,Микроструктура литого чугуна представляет собой аустенит и хромистокарбидную эвтектику с карбидами типа СггСз, Т 1 С; (Ре,Сг)1 Сз. Структура после термообработки троостомартенсит и карбиды. Износостойкость образцов из лопаток определяли согласно ГОСТ 23,208-78. В качестве эталона испольэовали образцы из ст.45., а абразива - электрокорунд зернистостью М 16-П по ГОСТ 3647-71, Износ определяли по разности масс образцов, определенных до и после испытания, Относительную износостойкость определяли по формулеТираж ПодписноеГосударственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035. Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 аказ 413 ВНИИ роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 где дэ, 5 - среднее арифметическое значение потери массы эталонных и исследуемых образцов;р, р - плотности эталонного и исследуемого материалов. 5 Свойства чугуна известного и предложенного состава приведены в табл. 2. 10Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод в состав предложенногочугуна титана и изменение в его составе содержания 81 и Мп позволили повысить ав в 1,25-1,4 раза; НВС - в 1,05-1,10 раза и из носостойкость - в 1,32-1,38 раза. Формул а изобретен и я Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, бор, кальций и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения предела прочности при растяжении, твердости и иэносостойкости в термообработанном состоянии, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас. ;Углерод 2,9-3,3 Кремний 0,01 - 0,2 Марганец 0,2-0,6 Хром 21-28 Бор 0,005 - 0,05 Кальций 0,005-0,05 Титан 0,4-1,0 Железо Остальное