Износостойкий белый чугун

) ( 22 С 3710 САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и ударнои вязкости при сохранении статической прочности, износостойкости при гидроабразивном изнашивании и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит азот и молибден при следующем соотношенииингредиентов, мас.7;УглеродКремнийМарганецХром 0ВанадийТитанМедьАлюминийНикель и Молибд Железо АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(46) 07.09.86, Бюл. В 33 (71) Горьковский ордена Трудового Красного Знамени институт водного транспорта(56) Авторское свидетельство СССР В 779428, кл . С 22 С 37/О, 1978.Авторское свидетельство СССР В 794086, кл, С 22 С 37/08, 1978.Авторское свидетельство СССР У 1082854, кл. С 22 С 37/08, 1983. (54)(57) ИЗНОСОСТОЙКИЙ БЕЛЬЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, медь, алюминий, никель, бор, иттрий, железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения пластичности 1,6-2,8 0,2-1,2 0,6-3,0 2,0-18, 1,О "3, 5 0,1-0,9 0,6-2,5 0,1-,0 0,1-1,0 0;001-0,0 0,03-0,0 0,01-0,00,1-3,5 Остальное40 45 50 55 Изобретение относится к металлур-"гии, в частности к износостойкимчугунам, работающим в условиях интенсивного ударно-абразивного и гидро-струйного износа,Цель изобретения - повьтпте 1 тиепластичности и ударной вязкости присохранении статической прочности, изностойкости при гидроабразивном изнашивании и коррозионной стойкости,Выплавку чугуна проводят в ин-,дукционной печи с кислой футеровкой,В расплав чугуна при 1340-1360 С вводили легирующие элементы: никель,медь, бор, алюминий, феррованадий,ферромолибден, феррохром и ферротитан. Перед заливкой на дно ковшавводят иттрий, Азот вводят совместнос феррохромом, Заливку в разовыеоформы проводят при 1530-1510 С.Химический состав выплавленныхчугунов приведен в табл., свойствачугунов после термической обработки,Овключающей нагрев до 950 С, выдержку 2 ч, закалку на воздухе и отпускпри 250 С 3 ч - в табл,2.Содержание углерода и кремнияв пределах 1,6-2, 8 Х и О, 2-1, 2 Е соответственно при правильно выбранныхсодержаниях карбидообразующих элементов позволяет получить аустенитно-карбидную структуру чугуна в литом состоянии Уменьшение количества углерода и кремния меньше нижнего предела приводит к увеличению вязкости, пластичности и уменьшению твердости (НЕС) не только в литом состоянии, но и после термической обработки. Увеличение их вьппе верхнего предела приводит к резкому спаду износостойкости за счет образования в структуре чугуна эвтектических карбидов и сложных карбидов типа МезС, обладающих низкой твердостью.Введение марганца в указанных пределах способствует формированию аустенитно-карбидной структуры чугуна в питом состоянии, При содержании марганца меньше нижнего предела образовавшийся при кристаллизации аустенит в процессе быстрого охлаждения (при выбивке отливки из формы) частично превращается в перлит. При концентрации марганца вьтттте верхнего предела снижается прото;тлттваемос тт повьппается температура ттустеттитттого ттревратцения и опа он о стт, оявл еттття третттин при закалке. В результатепластичность чугуна увеличивается,его износостойкость сутпественно снижается,Легирование чугуна хромом способствует образованию структурносвобод -ных карбидов, резко повьштающих износостойкость. Вместе с тем он препятствует перлитному превращению приохлаждении отливок, а при достаточно высоких концентрациях повьппаеткоррозионную стойкость. При этом содержание углерода в чугуне должнобыть ограничено с целью устранениявозможности образования хрупких первичных карбидов.Присадка хрома меньше нижнегопредела приводит к образованию карбидов (Ге, Сг) С, что непосредственно связано с умепьшением износостойкости, а следовательно, и эксплуатационной стойкости получаемых деталей.Содержание этого элемента вьппе верхнего предела также неэффективно, таккак происходит выделение эвтетики наоснове карбида Ме Сб (например, Ге,Сг,С ), обладающего низкой твердостью и,следовательно, обуславливающего пониженную стойкость чугуна к абразив -ному изнашив анию. Содержание в чугуне алюминия в количестве 0,1-1,07 приводит к раскислению расплава, образованию мелко- дисперсных нитридов алюминия, улучшению свойств жидкого чугуна и изменению условий его кристаллизации. В итоге уменьшается зависимость свойств чугуна от толшины стенки отливки,возрастает вязкость разрушения, Одновременно алюминий уменьшает количество связанного углерода в метал -лической основе в результате замещения е.го атомов, способствуя темсамым увеличению количества карбидов. Введение алюминия меньше нижнегопредела не изменяет свойства расплава, а выше верхнего загрязняет расплав неметаллическими включениями,создавая дополнительные трудности вполучении годных отливок, Легирование молибденом повышает прочность,твердость и другие свойства не только при комнатной, на и при высокихтемпературах за счет блокировки карбидами дислокаций, 0;тттоттремеитто увеличивается прок тлттв;темость и износостойкость,3 155Присадка молибденом меньше нижнего предела приводит к резкому снижению стойкости чугуна к гидроабразивному изнашиванию и ударным нагруз -кам. При введении этого элемента 5вьппе верхнего предела происходит увеличение содержания углерода в карбидах, что резко снижает его содержание в твердом растворе, уменьшаетизносостойкость чугуна. 10Содержание ванадия и титана меньше нижнего предела неэффективно,а их концентрация вьппе верхнего предела приводит к снижению твердостипри закалке, повышенному выделению 15шпака и усложнению технологического процесса получения отливок,Комплексное легирование высокохромистого чугуна медью и никелемприводит к повьппению прочности, плас тичности и однородности структур,а также коррозионной стойкости, чтонепосредственно связано с увеличением эксплуатационной стойкости.Введение добавок меди и никеляменьше нижнего предела практическине оказывает влияние на изменениеструктуры, а следовательно, и свойствбелого чугуна. Содержание этих элементов вьппе верхнего предела нецеле- З 0сообразно, поскольку никель в количестве более 1,0% повышает количество остаточного аустенита после закалки, что приводит к снижению твердости. Наличие меди более 2,5% (приданном соотношении легирующих эле- .ментов) приводит к ее локазизациив отдельных областях, что вызываетнарушение однородности структуры итвердости, а следовательно, увеличе" 40ние износа деталей в процессе работы.Бор измельчает структуру по всемусечению отливки и увеличивает прочностные свойства чугуна. Благодаряобразованию боридов (РеВ и РеВ),25 Т а блица Содержание элементов, мас,% Состав Ч Т 1 Мо Сц А 1 С ЬхИпег Н 1 ВУИ 0,8 0,2 0,5 0,03 0,050,6 0,05 0,1 0,001 0,0 0,005 1,6 0,2 0,6 12 1,0 0,1 0,1 1,6 0,2 0,6 12 1,0 0,1 2,5 0,9 О,О 0,1 0,006 0,04 0,0 1 (4) 2,40,41,5122 1,5 659 4карбоборидов Ге (С, В) и нитри"оповышается твердость и износостойкость, Одновременно бор упрочняети стабилизирует границы зерен, замедляет рост кристаллов, способствуяобразованию мелкодисперсной структуры.Присадка бора меньше нижнегопредела неэффективна, а вьппе верхнего приводит к охрупчиванию и появлению термических трещин, которые служат центрами кристаллизации, увеличивая скорость и, как следствие, дисперсность структуры, что достаточносильно сказывается на иэносостойкости чугуна.Содержание азота меньшенижнегопредела малоэффективно, а вьппе верхнего уровня приводит к охрупчиваниючугуна, что резко увеличивает гидроабразивный износ деталей,Модифицирование чугуна иттриемприводит к связыванию кислорода, серы и фосфора в тугоплавкие неметаллические включения (Окислы, сульфидыи фосфиды) округлой формы. Располагаясь в металлической .основе, ониспособствуют повышению пластичностичугуна.Введение иттрия меньше нижнегопредела малоэффективно, а выше верхнего предела приводит к образованиюинтерметаллидных соединений с легирующими элементами, которые располагаются по границам зерен в виде включений неправильной формы, приводя кповьппению хрупкости белого чугуна.Как следует из табл.2, предлагаемый чугун обладает по сравнению сизвестным большей пластичностью иударной вязкостью, что обуславливаетбольший срок службы, изготовленныхиз него деталей, при эксплуатациив условиях гидроабразивного изнашивания,,8 3 56,0,57 Составитель А.Османцеунько Техред И.Верес Корректор Л.Патаи едакт Тираж 567 П ддарственного комитета СССРизобретений и открытийква, Ж, Раушская наб д, 4/ о писное роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, .4 Заказ 4788/30ВНИИПИ Гопо дела113035, М пригидроабразивном 1,0 б, 0,65 14,Коррозий ный изно г/м ч