Чугун

(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью новнвения ударной вязкости, износостойкости и эксплуатационной стойкости, он дополнительно содержит алюминий и олово при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Углерод 2,8-3,2 Кремний 0,8-1,0 .Иарганец 0,5-0,8 Хром 17,0-23,0 Алюминий О, 1-0,3 Олово 0,05-0,2 Железо Остальное279 25 1 1125Изобретение относится к металлургии, а именно к производству чугунов .для деталей, работающих в условиях абразивного износа, например, лопаток дробеметных аппаратов5Известен износостойкий чугун Я следукнцего химического состава, мас.Е:Углерод 2,3-2,8Иарганец 0,2-0,8Хром 17,0-23,0 10Ниобий 0,08-0,15Бор 0,1-0,3Железо ОстальноеЭтот чугун из-за малой степени легированности имеет пониженную твер дость, прочность и износостойкость, что ухудшает его эксплуатационную стойкость в условиях абразивного износа.Наиболее близким к предлагаемому 20 по технической сущности и достигаемому результату является износостойкий чугун 21 следующего химического состава, мас.Х:УглеродКремнийИарганецХромТитан (или бор)Иедь 30ИолибденНиобийЖелезо Известный чугун после нормализа"оции на воздухе с температуры 980+20 С 35с последующим отпуском при 250+20 Соимеет следуницие характеристики:предел прочности при изгибе 8097 кгс/мм, твердость 60-64 НКс,эксплуатационная стойкость 150-200 ч.40Этот чугун характеризуется недостаточно высокими свойствами - прочностью, твердостью и эксплуатационнойстойкостью.Целью изобретения является повышение ударной вязкости, иэносостойкости и эксплуатационной стойкостичугуна,Указанная цель достигается тем,что в чугун, содержащий углерод, 50кремний, марганец, хром и железо, дополнительно введены алюминий и оловопри следующем соотношении компонентов, мас.7:Углерод2,8-3,2 55Кремний 0,8-1,0Иарганец 0,5-0,8Хром 17,0-23,0 Апюминий О, 1-0,3 Олово 005-0,2 Железо Остальное Предлагаемый чугун по сравнению с известным имеет более высокое содержание хрома (17,0-23,0), что позволяет получить в структуре карбиды типа ИС 6 и И С с микротвердостьюО 6Н 1200-1500, наличие которых обеспечивает повышение твердости и износостойкости чугуна. Содержание хрома зависит от количества углерода в чугуне, минимальному содержанию углерода (2,83) соответствует минимальное содержание хрома (17,0 Х) и наоборот, Уменьшение содержания углерода и хрома ниже нижнего предела не обеспечивает достаточной степени карбидообразования, а превышение выые верхнего предела резко охрупчивает чугун и делает его неработоспособным. Кроме повышенной твердости и износостойкости к разрабатываемому чугуну предъявляются высокие требования по механическим характеристикам и, в первую очередь, способность чугуна противостоять ударным нагрузкам, Именно способность выдерживать резкие удары во многих случаях определяет время работы очистного оборудования без остановок. и переналадок. Для получения высокой эксплуатационной стойкости чугуна в его состав введены: графитизатор алюминий и перлитизатор - олово. Введение в состав чугуна алюминия в количестве 0,1-0,37. позвопяет исключить из состава медь (по сравнению с из,вестным), а введение высокоэффективного перлизатора - олова 0,05-0,27. позволяет получить матрицу со значительно большим количеством мелкодисперсного перлита. Именно комплексное введение двух основных добавок - алюминия и олова - обеспечивает получение высокой ударной вязкости чугуна, Однако новый чугун обладает отличительной особенностью - его можно заливать только в кокиль.,Содержание алюминия определяется необходимостью обеспечить достаточную степень графитизации. При содержании алюминия менее 0,1 Х его эффективность как графитизатора резко падает, а при содержании более 0,37. возникает вероятность образования подкорковой пористости иэ"за насыщения чугуна в процессе плавки водородом. Алюминий вводится279 3 1125 с целью управления процессом образования цементита и облегчения его разложения при термической обработке,Содержание олова в чугуне зависит от того, какую ударную вязкость необходимо получить в изделии. Чем боль ше олова, тем большую ударную вязкость можно получить, При содержании олова менее 0,05 Х теряется эффект перлитизации, а при повышении содержало ния олова более 0,2 Х резко снижается из осостойкость чугуна. Кремний, являясь графитиэатором, обеспечивает получение, необходимой структуры чугуна, Снижение содержания кремния ниже 0,8 Х оказывается на снижении механических свойств, повышение содержания выше 1,ОХ приводит к снижению твердости чугуна. Содержание марганца в чугуне выше 0,8 Х способствует появлению в структуре стабильного аустенита, что снижает износостойкость, При содержании марганца ниже 0,5 Х в структуре,чу 2 гуна наблюдается уменьшение доли аус" тенита и увеличивается доля мартен- сита, что снижает износостойкость и . увеличивает хрупкость.Как и известный, предлагаемый Зб чугун после изготовления следует подвергать термической обработке, которая состоит в следующем: нормализация на воздухе с температуры 900 о930 С с последующим отпуском при 35 250-280 С. Сравнительный анализ свойствпредлагаемого и известного чугунаприведен в таблице,Как видно из таблицы, эксплуатационная стойкость предлагаемого чугуна превышает стойкость известногосплава на бОГ ч.Такое увеличение эксплуатационнойстойкости достигается в основном засчет повышения (более чем на ООХ)ударной вязкости.Параметры таких характеристик,как предел прочности при изгибе,твер,дость, если и превышают соответствующие величины известного чугуна, тонезначительно.В таблице указаны свойства новыхсоставов чугуна, выходящих за нижнийи верхний пределы (4,5) .Дополнительные испытания дробеметных лопаток, отлитых из чугуна с со".держанием компонентов, выходящих эанижние и верхние граничные значения,показали, что основные технологические параметры - твердость, ударнаявязкость, износостойкость и эксплуатационная стойкость значительно усту.лают характеристикам предлагаемогочугуна.Также следует отметить, что отказот применения в составе чугуна такихэлементов,. как титан, молибден, ниобий и медь значительно упрощает технологию получения чугуна и снижаетего стоимость.Ожидаемыйэкономический эффектсоставляет 13 тыс.руб.