Чугун

(51 2 С 37ФМК:а ТЕНИ хоР65.5-126,СССР 198 к металльной. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАН И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Киевский институт народногозяйства им, Д.С,Коротченко(57) Изобретение относится лургической и машиностроит юЯОии 12850 промышленности, в частности, к изысканию материапов, чугунов, которыемогут быть использованы для изготовления режущего инструмента. Цель -повышение твердости и прочности инструмента при резании с ударно. -абразивным изнашиванием по шлаковой корке, окалине, пригару труднообраба"тываемых сталей н сплавов. Чугун содержит компоненты при следующем .соотношении, мас.Е: углерод 3,8-4,5;хром 14-18; ванадий 7-10; кремний0,05-0,5; марганец 0,05-0,5;, титан0,3-0,5; никель 4-5; бор 0,02-0,1;ниобий 0,5-1,5; редкоземельные металлы 0,01-0,1; железо " остальное. Чугун имеет следующие свойства: Е69-701 изг 70-750 МПа 1 а 1415 ИПа; стойкость резцов 29-3,1 ч,2 табл, 1285044Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составов быстрорежушего чугуна, износостойкого при резании по шлаковой корке, окалине и пригару труднообрабатываемых сталей и сплавов.Цель изобретения - повышение твердости,и прочности инструмента при резании с ударно-абразивным изнашиванием по шлаковой корке, окалине ипригару,В табл. и 2 приведены примеры,иллюстрирующие предлагаемый способ.Дополнительное введение в составчугуна ниобия 0,5-1,5 мас.7. при повышении содержания углерода (3,84,5 мас,%), ванадия (7-10 мас.7) иникеля (4-5 мас.%) способствуют дальнейшему повышению прочности и твердости режущего инструмента, изготовленного из чугуна и работающего вусловиях ударно-абразивного изнашива.ния за счет увеличения количестваупрочпяющей фазы в структуре быст 25рорежущего чугуна, повышения ее прочностных свойств, увеличения сил связи карбидов на границе с основой,равномерного распределения и уменьшения их размеров, выделение их в наиболее благоприятной глобулярной Форме, обеспечивающей хорошее удержание их на поверхности режущей кромкиинструмента, Ниобий, введенный в состав чугуна в количестве 0,515 мас,%, как элемент незначительно 35растворяющийся в аустените, образу, ет прочные карбиды компактной Формы,благоприятно влияющие на износостойкость инструмента. Находящиеся в расплавленном чугуне в виде дисперсныхпервичных выделений, комплексные карбиды ниобия с ванадием, титаном совместно с редкоземельными металлами(РЗМ) и бором являются центрами кристаллизации. Выделение этих упрочняющих карбидов блокирует дислокации воснове чугуна при воздействии на него ударно-абразивных усилий при резании по шлаковой корке, окалине, пригару и благодаря этому затрудняетпластическую деформацию микрообъемовметалла режущей кромки. Поэтому износостойкость резцов, содержащих всоставе чугуна ниобий до 1,5 мас.%значительно вышее.Однако увеличение содержанияниобия более 1,5 мас.% нецелесообразно, поскольку это не приводит к дальнейшему улучшению структуры. Наличие в составе чугуна менее 0,5 мас.7 ниобия не проявляется на выделение дисперсных первичных комплексных карбидов, что снижает прочность и стойкость режущего инструмента. Повышение содержания ванадия (7-10 мас.7) способствует увеличению в составе чугуна коколичества упрочненных комплексных карбидов. Увеличение ванадия в составе чугуна повышает прочностные свойства, твердость и вязкость образующихся комплексных карбидов. Ввод в состав чугуна более 10 мас.% ванадия вызывает охрупчивание карбидов, что приводит к образованию сколов по режущей кромке. При содержании в чугуне менее 7 мас7, ванадия твердость и прочность металлической основы не повышаются.Наличие в составе чугуна никеля в количестве 4-5 мас.7. препятствует образованию карбидов в ледобури.те, позволяет получить после термической обработки мартенситную структуру. Дальнейшее повышение никеля (более 5 мас.7) в составе чугуна вызывает уменьшение твердости и прочности износостойкого чугуна. При наличии в чугуне менее 4 мас,% никеля наблюдается образование карбидов в ледобурите, которые не раство-, ряются и после термической обработки не обеспечивают получение мартен- ситной структуры. Хром, титан в составе чугуна способствуют увеличению количества упрочняющей Фазы вструктуре чугуна, повышению силы связи карбидов, эффективно влияют на повышение его прочностных свойств, твердости и эксплуатационной стойкости.1ЮВведение в состав чугуна РЗМ в количестве 0,01-0,1 мас,% которые являются активными элементами-модиФикаторами, способствует измельчению первичных зерен структуры, выделению первичных карбидов в наиболее благоприятной глобулярной форме, приво-, дит.к глубокому раскислению и рафинированию сплава. Особенно эффективко действие РЗМ на измельчение . первичной структуры проявляется при совместном его вводе в чугун с ниобием и бором. При вводе в состав более 0,1 мас.% РЗМ образуются хрупкие составляющие карбидной Фазы, появляются сложные хрупкие РЗМ, содержащие карбиды, приводящие к снижению экс40 УглеродХромВанадийКремнийГарганец45 ТитанИикельБориобий.Редкоземельные50 металлыжелезо 0,01-0,1Сстальное 3 12850 плуатационцой стойкости режущего инструмента. Гри напичии в чугуне менее 0,01 мас.7. РЗМ их действие как модификаторов, раскислителей не проявляется. Бор образует с-железом твердые растворы внедрения и в процессе закалки в структуре остается перенасыщенный бором аустенит, из которого при следующем фазовом-,. превращ нии выделяются мелкие бориды,О Содержание бора при этом це должно превышать более 0,1 мас.7 так как содержание бора сверх этого количества действует как сильный стабилизатор карбидов. Поэтому термическая об работка, предусматривающая растворение первичных карбидов в основе сплава и выделение вторичных карбидов, не достигает поставленной цели, а увеличение твердости НВС и повыше ние износостойкости за счет повышения содержания бора свыше 0,1 мас.% уже не наблюдается. При содержании в чугуне менее 0,02 мас.% бора его действие в стабилизации и измельчении карбидов не проявляется.Углерод в составе чугуна в количестве 3,8-4,5 мас.7 является необходимым элементом для образования прочных сложных карбидообразующих 30 комплексов. Ввод в состав чугуна более 4,5 мас,% углерода является нецелесообразным, так как вызывает образование крупных выделений карбидов, способствует охрупчиванию чугуна. 35 При содержании менее 3,8 мас.% углерода не происходит повышение твердости износостойкого чугуна.Кремний, марганец в составе чугуна одновременно выполняют роль, как раскислителя сплава, так и способствует некоторому упрочнению металлической матрицы чугуна.В качестве шихтовых материалов используют электродный бой, феррохром феррованадий, ферромарганец, ферросилиций, никель гранулированцый, ферробор, феррониобий, ферротитац, лом низкоуглеродистой стали. РЗМ вводят в виде лигатуры ФСЗОРЗМ 20 (с содержанием до 20 мас.% РЗМ). 4Из чугуна в металлический кокильотливают опытные проходные резцы (сзадними углами без отрицательных фасок со стружечцымц канавками нормальной точности) с основными размерамии техническими требованияьщ,Режим термообработки резцов пз чу"гуна включает томлецце 4 ч в низкотем-о,пературной печи при 260 С, подстужиованне ца воздухе до 500 С в течение25 миц.,охлаждение в циэкотемнератур-:оной печи при 250 С с общим временемпребывания в цей 3 ч и последующейвыгрузкой ца воздух. Затем чугун подвергается закалке и отпуску.Структура закаленного чугуна сложная. Она представляет собой мартенситную основу, в которой находятся комплексные карбобориды хрома,ванадия, ццобия н титана, сложныекарбиды хрома, РЗИ вкрапления "вторичных" карбидов и остаточный аустсцит.Основа чугуна легироваца, преимущественно, хромом, никелем и ванадием. Ф о р и у л а изобретения Чугун, преимущественно для режущего инструмента, содержащиц углерод, хром, ванадий, кремний, марганец, титан, никель, бор, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю щ и Й - с я тем, что, с целью повышения твердости и прочности инструмента при резании с ударно-абразивным изнашива-нием по шлаковой корке, окалине и . пригару, он дополнительно содержит ниобий при следующем соотцашешш элементов, мас.%:1285044 Химический состав чугуна, мас.7. С Сг 7 Б Мо Сц РЗМ Ге Т Ид В го чугуна Предла- гаемый Осталь 3,8 14 10 0,5 0,2 0,5 4,0 0,1 0,5 -0,01 ное 4,2 6 8 0,2 0,05 0,4 4,5 0,05 1,0 -4,5 18 7 0,05 0,5 0,3 5,0 0,02 1,5 -0,1 4,6 16 11 0,1 0,6 4,5 0,2 1,2 -0,04 0,3 4,2 13 6 0,6 0,04 0,2 3,5 0,0 1,2 -0,009 6 3,9 19 9 0,04 0,5 0,3 4,2 0,03 1,6 -и 0,2 3,7 17 9 0,3 0,05 0,35 5,5 0,03 0,4 -0,2 Известный 3,0 16 2,5 1,0 0,5 0,8 1,О 0,2 - 0,7 1,0 0,05 МГЧЮ аю ж Таблица.испытываемо" Состависпытываемого чугуна Твердость ПределНКС прочностина изгиб,МПа 1 б ТаблицаСтойкостьрезцов, ч