Чугун

) 01) За) С 22 С 37/00 Е И ОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ е ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И.ОТКРЫТИЙ(53) 669.15-196(088.8) 56) 1., Авторское свидетельство СССР 9 863702, кл. С 22 С 38/38,1981,2. Патент Англии В 1149401 А; кл. С 22 С 37/00, 1969.4)(57) ЧУГУН, содержащий углерод,емний, марганец, хром, никель, ванадий, свинец, вольфрам и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения твердости и износостойкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Х;Углерод 2,8-3,2 Кремний0,8-1,4 Марганец 0,3-0,6 Хром 14,0-16,0 Никель О, 2-0,3Ванадий 1, 1-1,3 Свинец 0,03-0,1 Вольфрам 0,001-0,05 Железо ОстальноеИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях износаИзвестен чугун 1, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.7:Углерод 1,5-2,5Кремний 1,5-2,0Марганец 3,0-6,0 . Хром 6,0-10,0Ванадий 3,0-8,0Молибден 1,5-3,0Алюминий О, 03-1, ОАзот 0,01-0,05Кальций О, 03-0, 10Железо ОстальноеУказанный чугун обладает недостаточной твердостью и износостойкостью.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас.7;УглеродКремнийМарганецХромНикельВанадий ЗОСвинецВольфрамЖелезо 15 К недостаткам известного чугуна относятся низкая твердость в термо- З 5 обработанном состоянии и высокий износ отливок в условиях эксплуатации.Цель описываемого изобретения - повышение твердости и износостойкос ти.40Указанная цель достигается тем, чточугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий. свинец, вольфрам и железо содержит компоненты в следующем соотношении, 45 мас.%:Углерод 2,8-3,2Кремний 0,8-1, 4Марганец 0,3-0,6Хром 14, 0-16,050Никель 0,2-0,3Ванадий 1, 1-1,3Свинец 0,03-0,10Вольфрам 0,001-0,05Железо Остальное 55Теоретическое обоснование повышенного содержания хрома и ванадия заключается в том, что при соотноше-. нии Сг/С = 5-Ь, т.е. при содержаниихрома 14-167 в структуре образуютсяэвтектические карбиды типа (Ге,Сг) Са после закалки очень мелкие включения вторичных карбидов типа (Ге,Сг)СЗЯ в мартенситной основе. Такое сочетание структурных составляющих, имеющих очень высокую микротвердость (см. табл.) обусловливаетхорошее сопротивление материала абразивному изнашиванию,При увеличении содержания хромасвыше 167 в структуре появляются наряду с карбидами типа (Ге, Сг) Сплитообразные карбиды типа (Ге,Сг)23 С 6, которые понижают износостой-кость сплава 2 . При содержании хрома ниже 147. в структуре кроме кар"бидов типа (Ге, Сг)С- образуютсякарбиды типа (Ге, Сг)3 С.В известном чугуне, содержащем0,01-2% хрома, образуются тольконепрочные и сравнительно нетвердыекарбиды типа Ге 3 С, (Ре 1 Сг)С в видесетки или отдельных крупных агрегатов, которые выкрашиваются при взаимодействии с абразивом. Кроме того,при содержании углерода и кремнияближе к верхней границе, такие чугуны частично графитизируются(см. табл.), что также понижает ихтвердость и, следовательно, сопротивление абразивному изнашиванию.В предлагаемом чугуне ванадий вколичестве 1, 1-1,37. уменьшает зонус грубой транскристаллитной структурой, соединяясь с углеродом, образует мелкие первичные и вторичные карбиды типа ЧСу,обладающие высокойтвердостью, что в целом приводит кповышенному сопротивлению абразивномуизнашиванию.Экспериментально установлено, чтов чугунах с содержанием хрома 14-16%эффективный рост износостойкостинаблюдается при содержании ванадиядо 1,37. Дальнейшее повышение егоконцентрации, незначительно увеличиваяизносостойкость, приводит к существенному удорожанию чугуна.П р и м е р. Чугун выплавляют в индукционной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой. В качестве шихты используют стальные отходы, ферросплавы и специальные присадки. Предлагаемый состав чугуна можно получать любым из известных способов - присадкой элементов в ковши или в1089163Содержание компонентов, мас.%Мп Сг В 17 Чугун 0,01 1,70 0,01 Известный 3180 2150 1,0 2,75 1,25 0,50 Предложенный Варианты 0,45 1,10 2,80 1,000 1,10 13,00 0,25 0,45 3,00 0,8 14,0 0,20 0,30 2,8 15,0 0,25 0,45 3,0 16,0 0,30 0,60 3,2 0,8 14,0 0,2015,0 0,25 0,30 1,2 0,45 3,0 10 0,60 16,0 0,30 1,3 1,4 3,2 14,0 0,30 0,20 0,8 2,8 12 0,45 1,2 0,25 15,0 3,0 13 1,4 1,3 16,0 0,30 0,60 3,2 14 электропечь. Износостойкость определяется на специальных образцахв виде втулок. В качестве абразиваиспользуют электрокорунд, подаваемый,в отверстие втулок под давлением5 атм,. Износ оценивается по относительной потере .массы втулок в единицувремени, Втулки проходят термическую обработку по режиму", нагрев всоляной ванне 1030-1050 С, охлаждеР 10ние в воде нагрев в селитровой ванне 540-560 С, охлаждение на воздухе,3Химический состав известного ипредлагаемого чугунов и их свойстваприведены в таблице,Как видно иэ таблицы наибольшим сопротивлением абразивному иэнашиванию отличается чугун предлагаемого в качестве изобретения состава с содержанием хрома 14-16% и ванадия 1,1-1,3%Использование предлагаемого чугуна для производства отливок, работающих в жестких условиях абразивного износа, значительно повышает их долговечность и надежность в эксплуатации, дает возможность заменить поковки из высоколегированных сталей и сплавов с повышением коэффициента использования металла с 0,5 до 0,8, что позволяет значительно экономить дорогостоящие легнрующие металлы. Годовой экономический эффект от внед. рения предлагаемого изобретения составляет 700 тыс. руб. 0,01 0,01 0,001 2,00 5,00 1,000 1,00 2,50 0,500 18,00 0,25 1,4001089163 Продолжение таблицы Содержание компонентов, мас.Х Износ,Твердость,Чугун 10 г/м ч НКС 1,345 1,980 1,577 0,001 Остальное 1,00 Остальное 0,500 Остальное 39 1 2 Известный 48 0,2 36 О,1 ПредложенныйВарианты О, 025 Остальное 0,025 Остальное 0,06 62 0,76510,941 60 0,06 0,001 Остальное 0,528 60 0,03 0,020Остальное 0,341 0,0700,10 0,050 0,001 Остальное Остальное 0,03 62 0,07 10 62 0,10 12 61 0,03 0,07 62 13 62 14 0,10 Составитель Н. КосторнойРедактор Е, Кривина Техред Т.Маточка Корректор А, Тяско Подписное 0,020 Остальное 0,050 Остальное 0,001 Остальное 0,020 Остальное 0,050 Остальное Заказ 2876/25 Тираж 603ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раущская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4 0,475 0,516 0,368 0,467 0,506 0,354 0,423