Чугун

(191 111) ЗОБРЕТ ИСАНИ ИДЕТЕЛЬСТ Н АВТОРСН жащий углерод, ом, ванадий, езо, о т л и что, с целью и ударной вязтвердости, он т молибден и соотношении Желез ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(72) Н.Г.Гавриленко, Н.М.Потапов, О.Ф.Сиренко, М.М.Мурапей, В.И.Комар, В.К.Гладуш, А.Е.Дейнега, О.И.Демин, В.Е.Ворогушин и А.М.Нестеренко (71) Всесоюзный научно-исследовательский, проектно-конструкторский технологический институт механизации труда в черной металлургии и ремонтно-механических работ(56) 1Авторское свидетельство СССР Р 865953, кл. С 22 С 37/06, 1981.2, Авторское свидетельство СССР Р 876763, кл . С 22 С 37/10, 1981,(54)(57) ЧУГУН, содекремний, марганец, хникель, кальций и желч а ю щ и й с я темповышения прочностикости при сохранениидополнительно сОдержиниобий при следующемкомпонентов, мас,Ъ:УглеродКремнийМарганецХромВанадийНикельКальцийМолибденНиобий 1,5-2,0 1,0-2,0 1,0-1,5 22,0-28,0 2,0-4,0 4,0-6,0 0,01-0,2 0,3-0,5 0,1-0,2 ОстальноеИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, подвергающихся интенсивному абразивному и газообраэивному износу.Известен чугун 1, содержащий,мас.3:Углерод 1,0-2,5Марганец 0,5-2;0Хром 10,0-25 уОМолибден 0,5-1,0Алюминий 0,1-0,2Бор 0,05-0,3Ванадий О, 5" 2,5Олово 0,1-0,3Железо ОстальноеНедостатки укаэанного чугуна -неудовлетворительные твердость иударная вязкость,Наиболее близким по достигаемомурезультату к предлагаемому являетсячугун Г 21, содержащий, мас.Ъ:Углерод 3,2-3,8Кремний 1,5-2,6Марганец 0,3-0,7Хром 0,1-0,3Ванадий 0,05-0,2Никель 0,1-0,5Кальций 0,01-0,1Алюминий 0,1-0,5Медь 0,1-0,5Азот 0,006-0,025Х(еле э о Остальное 152 О25ЗО Известный чугун обладает недостаточной прочностью и низкой ударнойвязкостью,Цель изобретения - повышение прочности и ударной вязкости при сохранении твердости.Указанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель,кальций и железо дополнительно содержит молибден и ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:Углерод 1,5" 2,0 45Кремний 1,0 2,0Марганец 1,0-1,5Хром 22,0-28,0Ванадий 2,0-4,0Никель . 4,0-бсО 50Кальций 0,01-0,2Молибден 0,3-0,5Ниобий 0,1-0,2Железо ОстальноеВвод кремния в предлагаемый сплавнеобходимо для некоторой нейтрализации влияния хрома на его механические свойства. При содержании кремнияменее 1 мас,% возрастает твердостьи значительно снижается. ударная вязкость. При содержании кремния более2 мас.Ъ снижаются механические свойства, в частности твердость, Поэтомусодержание кремния 1-2 мас;% является оптимальным для предлагаемогосплава.65 Никель в сочетании с молибденоми ванадием при высоком содержаниихрома способствует значительному увеличению ударной вязкости без существенного понижения твердости. Этосвязано с тем , что в присутствииникеля меньше проявляются карбидообразующие свойства хрома и ванадия.При содержании никеля менее 4 мас.Ъповышается твердость сплава, а ударная вязкость значительно снижается(при содержании никеля 2-3 мас.Ъударная вязкость понижается в 2-3 раза . Повышение содержаний никелясвыше 6 мас.Ъ значительно снижаеттвердость и износостойкость сплава.Ниобий в сочетании с хромом, никелем, молибденом и ванадием способствует некоторому повышению твердости сплава, не оказывая существенноговлияния на ударную вязкость. Крометого, ниобий тормозит процессы диффузии в сплаве и тем самым повышаетмеханические свойства сплава при повышенных температурах, что особенноважно для деталей загрузочных устройств. Наиболее эффективно указанные свойства проявляются при содержании ниобия в сплаве 0,1-0,2 мас.Ъ.Увеличение содержания редкого и дорогостоящего ниобия более 0,2 мас.Ъне вызывает заметного изменениясвойств сплава и поэтому нецелесообразно. Содержание ниобия менее0,1 мас.Ъ снижает эффективность еговоздействия на свойства сплава.Кальций, являясь сильным раскислителем и дегазатором по отношениюк азоту, значительно снижает количе(ство азота и кислорода в сплаве,способствуя этим повышению механических свойств, в том числе и ударнойвязкости. При содержании кальция всплаве менее 0,01 мас.З не происходит полного удаления газов и не повышаются механические свойства сплава(ударная вязкость 1. При содержаниикальция более 0,2 мас.Ъ не происходит дальнейшего заметного сниженияколичества газа в металле и повышения механических свойств, поэтомуповышение содержания кальция более,0,2 мас.Ъ нецелесообразно,Выплавку сплавов ведут в основнойиндукционной печи. для ввода кремнияв сплав используют ферросилицийФС 45, ФС 65 (ГОСТ 1415-781, Количество вводимого ферросилиция зависит от содержания кремния в другихкомпонентах шихты. Ферросилиций подают в печь по расплавлении основноймассы шихты, взятие пробы определяетсодержание углерода и кремния при1400-1420 С.Для ввода в сплав ниобия используют феррониобий 60 (ГОСТ 16773-711в количестве 017 0,29; 0,33 кг на100 кг сплава соответственно для1076483 Таблица 1 1Содержание, мас.Ъ1 1 Чугун Углерод Кремний Марганец Хром Ванадий Молибден Предлагаемый 1 1,0 1,0 1,5 22,0 2,0 0,3 2,61 1,3 1,5 25,1 1,8 0,4 2,0 1,5 2,0 28,0 4,0 0,5 Известный 3,2-3,8 1,5-2,6 0,30-0,70 0,1-0,3 0,05-0,2 Продолжение табл. 1 Содержание, мас.Ъ эугун люминий Медь Азо альций Ниобий Желе Никель Предлагаемы,16 3 6,О, 1-О, 5О, 1- . " О, 000,5 002 0,1-0,5 0,01-0,1 Оста Известны сплавов 1, 2 и 3. Для ввода в сплав никеля используют никель металлической Н( ГОСТ 849-70 ) в количествах 4, 5,1 и 6 кг на 100 кг сплава соответственно на 1, 2, и 3 плавок. Феррониобий и никель подают в печь вместе с основной массой шихты.Для ввода в сплав кальция используют силикокальций СК 20(ГОСТ 4762-71 ). Силикокальций задают в печь непосредственно перед выпуском металла при 1550-1560 ОС;Технология выплавки предлагаемого сплава не имеет существенных различий по сравнению с известными сплавами такого типа.Заливку сплавов в сухие песчано- глинистые Формы производят при 1500- 1520 оС.В табл. 1 приведен химический состав известного и предлагаемого чугунов.В табл. 2 приведены механические свойства известного и предлагаемого чугунов." Комплексное влияние всех легирующих компонентов в указанном соотношении на свойства предлагаемого сплава заключается в том, что прочностьи ударная вязкость предлагаемого чу гуна значительно выше, чем у известного табл. 2 3. Такое сочетание свойств благоприятно сказывается на эксплуатационных свойствах таких деталей загрузочных устройств доменныхечей, как клапаны, конусы, Футеровки и т.д. Кроме того, наличие никеля, ниобия, молиб,дена и хрома в сплаве увеличивает жаропрочность укаэанных, деталей, работающих при 300-500 С. Применение предлагаемого сплава для изготовления, например малых конусов позволит за счет увеличения ударной вязкости и твердости значительно увеличить срок их службы и получить зкономический эффект:21 тыс. руб.1076483 Т а блица 2 Механические свойства Чугун Ударная вязкость,кгс/смПредел прочности,Ьа кг/мм Твердость, НВС Предлагаемый 44,0 44 460 1,32 47 48,0 1,36 45-54 49,0 0,2 Известный Заказ 670/25 Тираж 603ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 Составитель Н. КосторнойРедактор С. Квятковская Техред М,Кузьма КорРектоР А. Повх