Износостойкий чугун

(19) 22 С 37/10 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ный зав учно-пр по трак из- .,1 оронов,у 19 вМеександрвич, АРотенб ачаов,Л.Оврг ство СССР /06, 1983 р во СССР /08, 1983. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТ(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при изготовлении импеллеров и т.д. Цель изобретения - повышение твердости в интервале температур 600-900 С и из" носостойкости в термообработанном состоянии. Предлагаемый чугун содержит, мас.7: С 2;2-3,2; Бд 0,1-1,0; Мп 0,4-,5; Сг 12-14; Б 0,3-1,5; Ч 0,5-3,5; Со 0,5-1,2; 1.а 0,005-0,01; ТТ 0,001-0,003; М 8 0,01-0,03; Ба 0,001-0,003 и Ре остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна 1.а, Т 1, Мя и 11 а обеспечивает повышение тверо дости в интервале 600-900 С на 10- 153 и износостойкости в 2,6-4,8 раза. 2 табл.Изобретение относится к металлургии, в частно сти к разработке сост а" вов чугуна для изготовления импеллеров и т,д.Цель изобретения - повышение твердости в интервале 600"900 С и износостойкости в термообработанном состоянии.Выбор граничных пределов содержания компонентов обусловлен следую,щим.Содержание углерода (2,2 мас,%) и кремния (О,1 мас.%) менее их нижнего предела существенно увеличивает ударную вязкость и уменьшает твердость не только в литом состоянии, но и после термическ ой о бр або тки, что отрицательно сказывается на износостойкости. 20Содерщание этих элементов (каждого в отдельности), превышающее верхний предел (3,3 и 1,0 мас.%), резко сни-" жает износостойкость из-за образования в структуре чугуна хрупких слож ных эвтектических карбидов больших размеров. Одновременно происходит уменьшение ударной вязкости.Марганец повышает в структуре чугуна содержание остаточного аустени" та, что увеличивает трещиноустойчивость в процессе работы деталей. Со-" держание марганца в чугуне выше 1,5 мас.% способствует появлению в структуре стабильного аустенита, что35 снижает износостойкость. При содержании марганца меньше 0,4 мас.% в структуре чугуна наблюдается уменьше. ние доли аустенитной составляющей и .увеличивается доля мартенситной сос. тавляющей, что снижает износостойкость и увеличивает хрупкость.Введение хрома в пределах 12" 24 мас.7. при указанном пределе углерода обеспечивает образование карби дов типа МеС. При нарушении соотношений в большую или меньшую сторону может привести к образованию карбидов типа Ме Сили типа Ие С. Это приводит к уменьшению значений удельной энергии разрушения карбидной Фазы и снижению микротвердости, что непосредственно снижает износостойкость.При содержании хрома менее 12 мас.% происходит образование слож 55 ных карбидов типа РеС с низкой микротвердостью, а следовательно, и низкой общей твердостью, что непосредственно сказывается на снижении изно. состойкости. При увеличении содержания хрома выше верхнего предела (24 мас,7) уменьшается стойкосгь чугуна за счет появления в структуре крупных первичных карбидов.Введение в чугун никеля и меди позволяет значительно улучшить комплекс прочностных и эксплуатационных свойств металла, повысить его трешИ- ностойкость прн литье и термической обработке. Содержание никеля и меди меньше нижнего предела (0,3 и 0,5 мас.%) существенно не влияет на повышение прочности аустенитной составляющей и ее микротвердости. Содержание никеля и меди выше верхнего предела (1,5 и 1,2 мас.%) приводит к снижению мартенситной точки и появлению в структуре чугуна стабильного аустенита, что приводит к увеличению ударной вязкости, снижению твердости и износостойкости.Ванадий применяют как элемент, легирующий карбидную фазу. При указанных концентрациях углерода и хрома содержанке ванадия в чугуне меньше нижнего предела (0,5 мас.7.), его влияние незначительно, а вьпце верхнего (3,5 мас,%) приводит в структуре к образованию карбидов ванадия значительных размеров, что повышает хрупкость чугуна. Иикротвердость карбидной фазы при введении в чугун ва" надия в пределах 0,5-3,3 мас.% повышается с 1370 до 1600 кгс/мм.Теллур изменяет морфологию карбидной фазы. Введение его в чугун в пределах 0,001-0003 мас.7 способствует относительной сфероидиэации эвтектических и вторичных карбидов, что значительно уменьшает трещинообразование, а следовательно, повышает ударную вязкость и износостойкость. Содержание теллура меньше 0,001 мас.% почти не влияет на сфероидизацию карбидов, а выше 0,003 мас,% происходит снижение прочностных свойств из-за выделения соединений на егс основе пэ границам первичных зерен в процессе кристаллизации.Для рафинирования расплава от вредных примесей (сера, фосфор и кислород), связывания их в неметалличес" кие включения округлой формы и удаления их как из жидкого чугуна, так и с границ зерен при кристаллизации в чугун введены магний, лантан и нат9 47 Составы известного и яреагаемого чугунов приведены в табл. 1; результаты испытаний свойств по извесгным методикам - в табл. 2, 5Испытания на износ ведут непосредственно на деталях (пмпеллерадробеметных аппаратов) в производственных условиях.Как следует из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в .состав предлагаемого чугуна Ка, Еа, Те и Ия обеспечивает .повышение твердости в интервале600-800 С на 10-15 и увеличение износостойкости в 2,6-4,8 раза. Износостойкий чугун, содержащий 20 углеРод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, медь и железо, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения твердости в интервале температур 600-900 С и износостойкос ти в термообработанном состоянии, ондополнительно содержит лантан, теллур, магний и натрий при следующем соотношении компонентов, мас.%Углерод 2,2 - 3,2 Кремний 0,1 - 1,0 Иарганец 0,4 - 1,5 Хром 12,0 - 24,0 Никель 0,3 - 1,5 Ванадий 0,5 - 3,5 Медь 0,5 - 1,2 Лантан 0,005 - Оу 01 Теллур 0,001 - 0,003 Магний 0,01 - О 03 Натрий0,001 - 0,003 Железо Остальное Выплавку чугуна проводят в индукционной печи с основной футеровкой.В расплав чугуна при 1480-1510 С вводят легирующие элементы: никель, феррованадий и медь, Перед заливкой в ковш вводят магний, лантан, натрий и теллур. Жидкий чугун при 1440- .1470 С заливают в облицованный коо35 киль, .получая стандартные образцы для испытаний, которые в дальнейшем подвергают термической обработке по указанному выше режиму. з 143 рий, Снимая концентрацию прнмесных элементов, они увеличивают жидкотекучесть, повышают плотность металла, а также уменьшают внутренние напряжения в литой структуре.Содержание лантана и магния меньше нижнего предела (0,005 и 0,01 мас, ) недостаточно влияет на содержание серы, т.е. на изменения формы, размеров, количества и характера распределения фосфидов и сульфидов, образующихся при эвтектической кристаллизации. Присадка этих элементов более верхнего предела (0,01 и 0,03 мас. ) ведет к появлению в структуре чугуна значительного количества окислов, отрицательно влияющих на ударные свойства деталей.Введение натрия менее 0,001 мас.недостаточно эффективно влияет на процесс раскисления, а выше 0,003 мас.% ведет к увеличению окислов натрия в структуре сложной формы в виде скоплений, что приводит к дополнительным источникам разрушения в процессе работы деталей. Формула изобретения