Износостойкий чугун

5114 С 22 С 3 НИ дВТОРС иал нсксандров тво СССР О, 1976. у литью.1978,Углерод Кремний Маргане Хром Алюминий 3,1-3,61,1-1,51,85-2,5523 ьО 26 эО2,2-4,00,05-0,15Остальное ЧУГУН, содермарганец,Железо СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ПИСАНИЕ У СВИДЕТЕЛЬСТВ(54)(57) ИЗНОСОСТОЙКИЙжащий углерод, кремний железо, о т л и -тем, что, с цельюойкости при 873давлении 10 -тельно содержитсоотношении кампо хром, алюминий ич ающийс яповышения износос1273 К и удельном50 МПа, он дополнибор при следующемнентов, мас.7:10 15 25 30 40 45 50 55 Изобретение относится. к области износостойких чугунов, работающих в условиях интенсивного износа при повышенных температурах и удельных давлениях (например, закатной инст- румент при обработке торцов трубчатых заготовок, пуансоны, матрицы горячего прессования).Цель изобретения - повышение износостойкости при 873 - 1273 К и удельном давлении 10-50 МПа.Изобретение иллюстрируется примерами, приведенными в таблице,Бор при повышенном содержаниимарганца образует с ним и железомсложные карбиды, повышающие износостойкость. Бор, входящий в чугун,способствует равномерному распределению мелкодисперсных карбидов по сечению отливки, повышает микротвердость цементита и общую твердость,дегазирует чугун.Алюминий способствует образованиюинтерметаллидных фаз, и тем самымповышает жаропрочность чугуна, чтоуменьшает развитие пластических деформаций при высоких температурахи сохраняет профиль изделия, Бор салюминием и в сплаве образует твердые частицы соединений А 1 Вг, Приатомном взаимодействии образуетсябольшое количество ультрадисперсныхчастиц, являющихся зародышами кристаллизации, что приводит к измельчению структуры и увеличению износостойкости.Марганец в количестве 1,85-2,55 Езначительно уменьшает вязкость жидкого высокохромистого чугуна, улучшая тем самым литейные свойства, иповышает дисперсность структуры. Марганец с алюминием образует соединение А 1 Мп, способствующее повышениюжаропрочности. Марганец и железо сбором дают сложные карбиды, повышающие износостойкость,Интерметаллиды А 2 Вг и МпВг приатомарном взаимодействии образуютбольшое количество ультрадисперсныхфаз, являющихся зародышами мелкихзерен и располагающихся между основой матрицы металла, что препятствует скольжению блоков зерен относительно друг друга, Таким образом,образующаяся структура упрочнена перечисленными интерметаллидными фазами, Существенную роль в чугуне выполняет соединение А 1 Вг, располагаясь по границам зерен, зто соединение не,только упрочняет их но и преюдохраняет зти границы от интерметаллидной коррозии в окислительнойсреде.Обладая большим средством к.кислороду, алюминий образует прочныйоксид А 1 0. Присадка алюминия в чугун приводит к получению сплошныхокисных пленок, Эти пленки прочносвязаны с поверхностью металла,чтов свою очередь снижает интенсивностьк окислению и способствует повышениюжаропрочности,. жаростойкости и особенно повышает износостойкость приповышенных температурах, 11 од влиянием алюминия в чугуне меняется какприрода высокоуглеродистых фаз, таки твердых растворов. В состав эвтектоида может входить карбид РеА 2 С,межатомные связи в аустените и феррите приобретают ярко выраженный металлический характер.Происходящие изменения в чугунепри вводе в него алюминия существенно изменяют весь комплекс физико-механических характеристик и особенно повышают износостойкость предлагаемого чугуна в интервале температур 873-1273 К при удельном давлении 10-50 МПа,В интервале 2,2-4,0 7. алюминияпроявляется повышенная сопротивляемость к увеличению объема чугунаглавным образом за счет полного устранения в структуре графитной фазы,До 2,27 алюминий сильный графитизатор, количество карбидов невелико иизносостойкость падает,Увеличения количества алюминия выше 4 Е в чугуне вызывает повышеннуюхрупкость и резко снижает износостойкость чугуна при повышенных температурах в условиях термоциклирования.Сохранение высокого содержания углерода в чугуне, способствующего твердости и иэносостойкости, возможнотолько при изменении характера взаи.модействия в интервале концентрацииалюминия 2,2-4,0 7,Испытания чугуна на износ при содержании алюминия больше 47 показывают потерю массы образца из предлагаемого чугуна 10 кг/м на 1000 м пути,гТакое резкое ухудшение свойств чугуна связано с ухудшением его структу.ры вследствие проявления вновь графитизирующей способности. При содержании алюминия меньше 2,2 7. происходит125873 ного знака. 1 О 15 20 Потерямассы Температураиспытания, К при удельном давлении 35 ИПа на 1000 м2 пути, кг/м Ре М С 81 Ип 1073 1,4 1273 0,9 3,6 1,5 1,85 ное 873 3,8 1073 1,7 1173 1,5 3,1 1,3 2,4 ное 873 3,9 1173 2,0 1273 0,8 3,4 1,1 2,55:873 3,4 (налипание)1073 Налипание11 73 - и974 5, 8 (деформация)1173 3,4 (деформация) ное 10,2 973 интенсивное налипание контактирующего с чугуном материала (сталь 35) и с увеличением длительности испытания образца гравюра его теряет свою первоначальную ФормуУвеличение содержания углерода свыше 3,6 7, приводит к появлению в структуре чугуна крупных остроугольных карбидов, что способствует резкому возрастанию налипаемости материала контртела на инструмент из предлагаемого чугуна. Содержание углерода меньше 3,1 Е существенно снижает износостойкость при повышенных температурах и удельных давлениях.Испытания износостойкости проводят на специально созданной установке, Скорость вращения образца 2,3 м/с, температура контртела, изготовленного из стали 35, меняется от 873 до.Содержание элементов, мас.7. 26 2,2 0,05 Ос- таль 23 4,0 0,08 Ос- таль 24 3,20,15 Ос- таль- ное 3 7 1,4 2,2 26 2,2 0,1 О.- таль 3,0 1,5 ,9 25 2,0 0,15 Ос- таль- ное 3,4 1, 1 2, 1 24 4, 2 О, 1 Ос- таль- ное 1273 К, удельное давление образца наконтртело составляет 10 - 50 ИПа. Потерю массы образца определяют методом взвешивания на аналитических весах с точностью до четвертого десятичПредлагаемый чугун выплавляется в индукционной печи с нейтральной футеровкой из высокоглиноземистого материала.Л. Исходными шихтовыми материалами являются литейные коксовые чугуны Л 2, ЛЗ, стальной лом, феррохром и ферромарганец вводятся с твердой эавалкой, а ферробор и алюминий - в жидкий металл перед выпуском. Температура заливки чугуна 1673+10 К. Тем" пература ликвидуса 1533, температура солидуса 1418 К.ос,5таль- ное Тираж 567НИИПИ Государственногопо делам изобретений13035, Москва, Ж, Р омитета СССР открытийушская наб д,8,2 (деформация)4,0 (деформация)Деформация