Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 37/06 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ИДЕТЕЛ К АВТОРСНО 10 мм СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ.О изОБРетениям и ОтнРытиямРи п(нт сссР(56) Авторское свидетельство СССРР 618442, кл. С 22 С 37/08, 1974.Авторское свидетельство СССРР 494427, кл. С 22 С 37/06, 1974. Изобретение относится к металлургии, в частности к составу чугуна для отливок, работающих в услввиях повышенных ударных нагрузок и ударноэрозионного износа.Цель изобретения - повышение рабо. ты заро;бдения трещин при ударном нагружении и уменьшение ударно-эрозионного износа.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Нижние пределы углерода и кремния (2,6 и 0,8 мас,Х) выбраны исходя из технологичности сплава - обеспечения достаточной жидкотекучести (как правило сплав идет на изготовление тонкостенного литья - дробеметные лопатки, импеллера и т.д толщина стенок которых не превышает 5.80;, 1574669(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано припроизводстве чугунных отливок. Цельизобретения - повьп ение работы зарождения трещин и уменьшение ударнозрозионного износа. Новый чугун содержит, мас.Е: С 2,6-3,2; 81 0,8-1,4;Мп 0,4-1,2; Сг 10-15; М 0,01-0,62;7 0 4 0 8РЗМ 0 013 0 055Нд 0 41,0; Т 1. 0,05-0,1 и Ре остальное,.Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Т и И 1 позволяетповысить работу зарождения трещин в1,3-2,08 раза и уменьшить ударноэррозионный износ в 1,25-2,08 раза.1 табл. и поэтому обеспечение хорошей жидко- текучести является важным фактором получения качественного литья). Верхние пределы (3,2 и 1,4 мас.Х) соответственно выбраны исходя из обеспечения требуемой стойкости и износостойкости вследствие образования при превьппении верхнего предела хрупких сложных эвтектических карбидов и менее термостойкого карбида типа МеС,Марганец - карбидостабилизирующий элемент, упрочняющий сплав, При этом он не образует собственных карбидов, в связи с чем содержание марганца ограничено в пределах 0,4-1,2 мас,;., При содержании марганца ниже нижнего предела образовавшийся при кристаллизации аустенит в случае быстрого охлаждения, что имеет место при изготовлении тонкостенных отливок, 1574669частично распадается на перлит и мартенсит, Наличие перлита в структуречугуна ведет к резкому повышению темпа ударно-эрозионного износа деталей.Присадка марганца выше верхнего предела не приводит к существенному упрочнению сплава.Содержание хрома в пределах 1 О 15 мас.й обеспечивает кристаллизацию сплава по метастабильной диаграмме. Хром", а также ванадий - сильныекарбидостабилиэирующие элементы. Причем их собственные карбиды обладаютзначительно большей микротвердостью,чем карбиды железа, и оказывают значительное влияние на твердость и износостойкость чугунов. Нижний пределпо содержанию хрома (10 мас.3) гарантирует требуемую микроструктуру с ла-.ва (достаточное количество и распре.деление карбидов, для обеспеченияизносостойкости)Выше верхнего предела (15 мас.Е) ухудшается форма и,. происходит укрупнение карбидов, чтообусловливает снижение сопротивленияударно-эрозионному износу,Ванадий в составе чугуна в колнчествах 0,4-0,8 мас,Х способствует образованию карбидов и карбонитридов,которые равномерно расположены в металлической матрице сплава. Карбидыи карбонитриды ванадия характеризуются высокой дисперсностью (5-10 мкм)и микротвердостью (Нкв. 9000 -10000 МПа), что способствует повы- З 5шению износостойкости сплава,Никель - сильный упрочняющий элемент. Нижний предел 0,4 мас,Х обеспечивает достаточное упрочнение металлической матрицы, При верхнем пределе 1,0 мас.7, в сочетании с суммарным содержанием ванадия, титана,марганца и хрома обеспечивается максимальный упрочняющий эффект - работазарождения трещин повышается. 45Титан - рафинирующий элемент, связывая 0 , 8 и Р неметаллическиевключения, способствует частично удалению их из расплава. Нижний предел0,05 мас.ь титана установлен достаточным рафинирующнм воздействием,верхнее ограничение О, 1 мас.Ж в связи со стабилизацией рафинирующегоэффекта.Азот - элемент, образУющий прочные соединения с титаном, ванадием,такие как нитриды и карбонитриды,равномерно располагаясь в матрице,они способствуют увеличению общей твердости чугуна и особенно износостойкости в условиях ударно-эрозионного воздействия. Нижний предел его содержания 0,01 мас.Х обеспечивает достаточное количество нитридов и карбонитридов для повышения износо-, стойкости сплава, Верхний предел (0,02 мас.Е) установпен исходя из ф ограниченной растворимости азота в жидких железоуглеродистых спл;вах.Применение редкоземельных элементов Се, Еа, Ж, Рг и Бш основано на их рафинирующем действии, Связывая О, Я и Р в неметаллические вклюения, изменяют топографию расположения неметаллических включений, вытесняя их с границ зерени переводят последние непосредственно внутрь зерна. При этом очищаются границы зерен, значительно повьшаются силы молекулярно- механического сцепления, что является важным, так как неметаллические включения, располагаясь по границам зерен, тормозят движение дислокаций при пластической деформации металла, вызывая его разрушение, Работа зарождения трещин при ударном нагружении повышается. Нижнее ограничение по Се, 1.а, Ис 1, Рг и Бтп (0,005; 0,0011 0,001; 0,005; 0,001 мас,7) связано с малой эффективностью их действия. Верхний предел (0,02; 0,01; 0,01;0,01; 0,005 мас.7) соответственно обусловлен увеличением степени переохлаждения и опасностью их отбеливающего действия на чугун, Действие этих элементов особенно эффективно при совместном их вводе, устраняется зернограничная сегрегация Фосфора, снижается микроликвация кремния, что положительно сказывается на показателях работы зарождения трещин. Плавку чугуна осуществляли в индукционной тигельной печи емкостью 50 кг с кислой Футеровкой тигля.о После перегрева расплава до 1450 С осуществляли доводку сплава по основным и легирующим элементам. В качестве ферросплавов и специальных присадок использовали: аэотированный феррохром ФХ 400 Н, ГОСТ 4757-67, (Сг, МЕ); ферромарганец ФИп 0,5, ГОСТ 4755-70, (ИпХ); ферротитан Ти 1, ГОСТ 4761-67, (Т ЗОБ); феррованадий Вд 1, ГОСТ 4760-69, (7 - 403); электролнтический никель, цериевый мишметалл М, 111 ТУ- -20-67, (Се 362). Усвоение элементов74669 1Результаты сравнительного анализа свойств чугуна известногои предложенного составов Химический состав, мас.7 Чугун С Бд Мп Сг Мо РЗМ 7 А 1 21 1 юО 1 фО 19 юО Оэ 45 Оф 5 2,6 0,8 0,4 10 0,42,9 1, 1 0,8 12 0,632 14 12 15 08 1,0 0,170,0130,0340,055 Известный Нредложенный 51,5 из ферросплавов, Е: Ст 70-85; 0 65"75; Мп 85-90; Ч 70; Т 60-70. Усвоение Бд равно 85-903, Се, Ьа, М Рг и Ба - 70-903. Достижение равных концентраций по неодиму, лантану и праэеодиму осуществляли вводом в чугун чистых элементов неодима, лантана и праэеодимаПробы для изготовления образцовна механические испытания отливалив сухой песчаной форме (тип 11 поГОСТ 7293-79), Затем иэ них вырезались стандартные образцы сечением10 х 10 х 55 мм без надреза для испыта"ний на ударный изгиб. Ударные испытания проводили по ГОСТ 9454-78 наротационном копре типа РСО с осциллографированием процесса разрушения,позволяющем с помощью диаграмм ударного разрушения оценить работу зарождения трещин.%Ударно-эрозионный износ исследовали на ударно-эрозионной установкепри встречной скорости струи 70 м/сс образцом диаметром 8 мм при напореводопроводной воды 0,2 ати,Ударно-эроэионный износ оценивалипо потере массы испытуемых образцов.Химические составы исследуемыхчугунов, показатели работы эарождения трещин и ударно-эрозионного износа представлены в таблице,Как следует из таблицы дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Т 1 и Вх позволяет по сравнению с известным чугуном повысить работу зарождения трещин в 1,3-2,08 раза и уменьшить ударно-эрозионный износ в 1,25-2,08 раза. Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, крем-.ний, марганец, хром, азот, ванадий,редкоземельные металлы и железо.,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью повышения работы зарождениятрещин и уменьшения ударно-эрозионного износа, он дополнительно содержит никель и титан при следующемсоотношении компонентов, мас,7.:Углерод 2,6-3,2Кремний 0,8-1,4 25 Марганец 0,4-1,2Хром 10-15Азот О, 01-0, 02Ванадий 0,4-0,8Редкоземельные металлыНикельТитанЖелезо1574669 Продолжение таблицы Химический состав, мас.3 Свойства Чугун Работазарождения трещин,КДж ИзвестныйПредложенный Составитель И.КосторнойТехред д,Серд 1 окова Корректор В.Кабаций Л.Пчолинская. Заказ 1759 Тираж 484 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5