Чугун

(19) (11) 5 С 22 С 37/06 ОСУДАРСТВЕННЫЙО ИЗОБРЕТЕНИЯМРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИ БРЕТЕНИЯ ОП ИЕИ(46) 15.04.92. Б (71) Централь ский институт (72) В.И.Ясног М.С.Зарубин и (53) 669.15-196 (56) Авторское Ь 1588795, кл ние сто,6,и идетельство СССР22 С 37/10, 1981,АвторскоеМ. 1008270, кл Изобретение о нию и металлургии но для изготовлен условиях абразивн с высокими удельн щихся направлен мольных и прока валков.Цель изобрете стойкости чугуна и ния - повышение ри абразивном в зносо- дейстем, что , мар- желей при ентов,Поставленная чугун, содержащи ганец, хром, медь зо, дополнительн следующем соот цель достигается т й углерод, кремни молибден, титан и о содержит кальц ношении компон м 2,8-3,20,25 - 0,60,2-0,614-161 - 1,70,7 - 1,5 УглеродКремнийМарганецХромМедьМолибден юл. М 14ный научно-исследовательметаллургии и материаловорский, Ю.Г,Ануфриев,Р.Х.Гималетдинов(088.8)свидетельство СССРС 22 С 37/10, 1988,тносится к машиностроеи может быть использоваия деталей, работающих е ого износа, совмещенного ыми давлениями изменяюий, например дроберазтных металлургических ур может быть использовано для изготовле деталей, работающих в условиях абразив го износа. Цель изобретения - повыше износостойкости при абразивном возде вии. Предложен чугун, содержащий, мас С 2,8 - 3,2; Я 0,25 - 0,6; Мп 0,2-0,6; Сг 14 - Сц 1,0 - 1,7; Мо 0,7-1,5; Т 0,2-0,5; Са 0 0,2; Ре остальное. При этом отноше Со/Са равно 5 - 20. Дополнительный вво состав предлагаемого чугуна Са позвал повысить стойкость при абразивном изн в 1,5-1,7 раза, 2 табл. Титан 0,2-0,5 Кальций 0,05 - 0,2 Железо Остальное При этом отношение содержания меди к содержанию кальция составляет 5 - 20.Предлагаемый чугун отличается от известного дополнительным легированием кальцием в количестве 0,05-0,2 мас.;, а также изменением предельных концентраций углерода 2,8 - 3,2 мас.0 и молибдена 0,7 - 1,5 мас,0, а также исключением алюминия из состава чугуна.Положительное влияние легирования на свойства чугуна в данном случае обусловлено его комплексным характером.Сущность изобретения состоит в следующем. Кальций, введенный в состав чугуна в определенном отношении к меди, обладая высокой активностью, очищает границы кристаллов аустенита и усиливает диффузию меди, уменьшая ее междендритную и зональную ликвацию и повышая однородность чугуна по содержанию меди. В связис этим повышается однородность механических свойств изделий, обусловливая повышение износостойкости материала при абразивном воздействии,Кальций и титан, введенные в предлагаемых соотношениях, действуют не аддитивно, усиливая модифицирующее действие друг друга и обеспечивая эффективное измельчение зерна. Это наряду с повышением износостойкости чугуна усиливает его трещиноустойчивость при литье и термообработке.Увеличение нижнего предела содержания углерода до 2,8 мас.ф обуславливает увеличение количества карбидов и дополнительное легирование твердого раствора, также способствуя повышению износостойкости, и одновременно увеличивает степень эвтектичности, приближая ее к величине. близкой единице, что обеспечивает повышение трещиноустойчивости чугуна при изготовлении, например, толстостенных и крупногабаритных изделий,Молибден, введенный в предлагаемых количествах, растворяясь в твердом растворе и в тригональных карбидах хрома, повышает сопротивление мартенситной матрицы, остаточного аустенита и карбидной фазы хрупкому разрушению в условиях абразивного износа и, кроме этого, увеличивает прокаливаемость чугуна, что, несмотря на пониженное содержание меди, позволяет получить высокие свойства по всему сечению толстостенных отливок, обеспечивая их высокую износостойкость, Введение молибдена в количестве менее 0,7 мас.фне обеспечивает повышения указанного комплекса свойств, а более 1,5 мас. фнецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему улучшению свойств.Уменьшение содержания меди до пред-. лагаемых значений позволяет в присутствии кальция значительно снизить неоднородность металла по химическому составу и в результате по структуре и свойствам, что, в свою очередь, способствует повышению износостойкости при абразивном воздействии.П р и м е р, Для исследования были выплавлены чугуны предлагаемого и известного химических составов, Плавки проводили в индукционной печи с кислой футеровкой вместимостью 60 кг. При плавке чугуна компоненты вводили в следующей последовательности: на дно тигля загружали ферромолибден, затем штыковой чугун и стальной лом, затем феррохром. В периоде плавления печь включали на полную мощность, шихту периодически осаживали для предупреждения зависания, После расплавления шихты вводили медь, перед выпуском - ферротитан. Кальций вводили присадкой силикокальция под струю принаполнении 1/3 ковша,5 Температура чугуна при заливке формсоставляла 1380 - 1400 С,От каждой плавки в сухие песчаные формы отливали клиновидные пробы по.ГОСТ2176-77, из которых вырезали образцы для10 испытания на износостойкость. Закаленныена воздухе от 1050 С с последующим низким отпуском при 200 С и шлифованныеобразцы размером 70 х 20 х 5 мм испытывали на износостойкость по схеме Бриннеля 15 Хаворта, т.е. при истирании абразивом,проходящим между вращающимися дискомс резиновым ободом и испытуемым образцом, прижатым к нему под нагрузкой к немупод нагрузкой 10,0 кг, Образец при этом20 испытывает абразивный износ микрорезанием, пропахиванием (царапанием) и полидеформационное разрушение отслоениемв результате многократной пластическойдеформации абразивными частицами, ско 25 рость скольжения абразива по образцу 2м/с. В качестве абразива применяли кварцевый и корундовый песок с твердостью10000 и 20000 МПа соответственно. Зернистость абразива 0,2 - 0,3 мм.30 Износостойкость чугуна оценивали поГОСТ 23.002-78 величиной, обратной скорости изнашивания.Химический состав чугунов приведен втабл. 1,35 Состав 1 соответствует содержанию компонетов ниже нижнего предела, состав 2 - нижнему пределу, состав 3 - среднему значению компонентов, состав 4 - верхнемупределу, состав 5 - выше верхнего, Составы40 6-9 соответствуют среднему содержаниюкомпонентов и отличаются отношением меди к кальцию: 6 - выше верхнего пределасоотношения, 7 - по верхнему пределу соотношения, 8 - по нижнему пределу соотно 45 шения, 9 - ниже нижнего, Составы 10 - 12отвечают содержанию компонентов в известном чугуне соответственно по нижнему,среднему и верхнему пределам,Результаты проведенных сравнитель 50 ных испытаний приведены в табл, 2,Из приведенных данных следует, чтопредлагаемый чугун обладает существенными преимуществами по сравнению с известным,55 Введение в известный чугун кальция вуказанных пределах при установленном отношении содержания меди к содержаниюкальция и изменение количественного содержания других компонентов повышаютизносостойкость при абразивном воздейст1726550 вии в 1,5 - 1,7 раз. Наибольшее повышение этого свойства достигается при отношении содержания меди к содержанию кальция в пределах 5,0-20,0.Исследования на трещиноустойчивость 5 указанных технологических проб показали отсутствие трещин,Проведены полупромышленные испытания изготовленных из предлагаемого чугуна валков, используемых для раскалы вания отбеленной чугунной дроби, На опытной партии валков достигнуто увеличение стойкости в 2 раза.Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, 15 марганец, хром, медь, молибден, титан и железо, отлича ю щийся тем,что, с целью повышения износостойкости при абразивном воздействии, он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас, ф: УглеродКремнийМарганецХромМедьМолибденТитанКальцийЖелезопричем отношение Со е жание элементов, мас Состав чугуна Ре Сц А Т Мо Са Мп П редлагаемый 1041 004 016 Остал ь 0,8 0,15 0,2 12,5 2,65 ное То же 1