Чугун

(51)5 С 22 С 37/О Н й инстиков, В.Пенкова т МоГ,А. 72,СССР 981, тен прочненного карбиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(56) Авторское свидетельствоМ 440438, кл, С 22 С 37/06, 19Авторское свидетельствоМ 1008270, кл, С 22 С 37I06,Изобретение относится к металлургии,в частности к разработке состава износостойкого чугуна для изготовления деталейэкскаватора, щековых дробилок и т.д.Цель изобретения - повышение абразивной стойкости.Выбор граничных пределов содержаниякомпонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим,Содержание углерода в чугуне предложенного состава находится в пределах 1,92,9. Углерод является элементом;обеспечивающим образование карбиднойфазы, Процентное содержание углерода подобрано таким образом, чтобы обеспечитьмаксимально возможное количество звтектики в структуре. При повышении или понижении содержания углерода за указанныепределы происходит изменение степени эвтектичности чугуна, что отрицательно сказывается на его износостойкости, так какприводит к увеличению размеров участков 50 168764 О А(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления деталей экскаваторов и щековых дробилок, Цель изобретения - повышение абразивной стойкости, Чугун содержит, мас.о: С 1,9 - 2,9; Я 2,1 - 3,5; Мп 0,08 - 0,4; Сг 16 - 25; А 0,5 - 0,7; Т 0,1 - 2; С 0,3 - 1,8; Мо 0,1 - 1,8; й 3,3 - 4,5; И/0,1 - 2,5; Со 0,1 - 2,2; Ре - остальное. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна М, Со и Ю, а также изменение в нем содержания Я и Мп позволяет по сравнению с известным чугуном повысить абразивную стойкость в 1,42-1,69 раза. 1 табл,основы - аус ита, неудами.Содержание кремния в чугуне находится в пределах 2,1 - 3,5;. Кремний в состав вводится для упрочнения аустенита. Кремний, растворяясь в аустените, способствует повышению его твердости, что благоприятно сказывается на износостойкости сплава.При содержании кремния менее 2,1, его влияние на повышение твердости аустенита не наблюдается, а при повышении содержания кремния более 3,5; дальнейшего повышения твердости аустенита не наблюдается.Содержание марганца в чугуне находится в пределах 0,08 - 0,4%. Марганец вводится в сплав как раскислитель. Содержание марганца менее 0,087 ь недостаточно для выполнения функции раскислителя расплава. Повышение содержания марганца более 0,4 приводит к образованию больших полей аустенита, неупрочненного карбидами, 1687640что отрицательно сказывается на иэносостойкости чугуна,Содержание никеля находится в пределах 3,3 - 4,5, Никель вводится с целью образования высоковязкой аустенитной матрицы чугуна, Вязкий никелевый аустенит прочно удерживает карбиды хрома, что способствует достижению высокой износостойкости в условиях воздействия высоко- твердого жестко закрепленного абразива, Содержание никеля менее 3,3;ь в данном сплаве недостаточно для образования аустенитной матрицы, требуемой пластичности, что отрицательно сказывается на износостойкости сплава. Повышение содержания никеля более 4,5 Д нецелесообразно, так как при этом дальнейшего заметного повышения вязкости аустенпа не наблюдается.Содержание хрома в чугуне находится в пределах 16,0-25,0. В таком количестве хром, являясь основным элементом, образующим карбиды, обеспечивает получение требуемого количества карбидной фазы, а следовательно, и требуемой износостойкости в условиях воздействия жесткозакрепленного абразива. Содержание хрома менее 16,0 не обеспечивает получения требуемой иэносостойкости в условиях воздействия жесткозакреплен ного абразива, поскольку при этом образуется недостаточное количество карбидной фазы, При содержании хрома более 25,04 дальнейшего существенного прироста износостойкости чугуна не происходит, так как карбидная фаза сильно укрупняется, что приводит к ее хрупкому выкрашиванию.Алюминий в составе чугуна находится в пределах 0,5 - 0,7 и вводится для повышения пластичности аустенитной фазы. С введением алюминия в состав сплава межатомные связи в аустените приобретают ярко выраженный металлический характер, Это способствует повышению пластичности этой составляющей. Карбиды прочно удерживаются, что способствует повышению износостойкости чугуна в условиях воздействия жесткозакрепленного абразива. При содержании алюминия менее О,Ь; его влияние на повышение пластичности аустенита и увеличение износостойкости не наблюдается. При повышении содержания алюминия более 0,7 наблюдается резкое увеличение хрупкости сплава,Содержание титана в чугуне предложенного состава находится в пределах 0,1- 2,0. В таком количестве титан в состав сплава вводится с целью повышения его износостойкости и в условиях воздействия жесткозакрепленногс абразива. Титан, об 102030 приводит к заметному повышению твердости аустенитной составляющей сплава. Повышение содержания титана более 2,0 фприводит к значительному снижению пластичности чугуна ввиду укрупнения частицкарбидов титана, что нежелательно,Содержание меди в чугуне находится в пределах 0,3-1,8. В таком количестве медь, растворяясь в аустените чугуна, способствует повышению его прокаливаемости. Этоприводит к улучшению эксплуатационных характеристик изделия. При содержании меди менее 0,3 ь ее влияние на увеличение прокаливаемости не наблюдается, Увеличение содержания меди более 1,8; приводит квыделению ее иэ твердого раствора в свободном виде, что понижает твердость и износостойкость чугуна.Содержание молибдена в чугуне находится в пределах 0,1-1,8. В таком количестве молибден, входящий в составсложнолегированных карбидов типа МтСз,при кристаллизации последних из жидкости увеличивает поверхностное натяжение награнице аустенит-карбиды, что способствует коагуляции, измельчению и равномерному рассрецоточению одинаковых поразмеру мелкодисперсных карбидов по всему объему матрицы сплава. Такая структура обеспечивает получение максимальной иэносостойкости чугуна. При содержании молибдена менее 0,1 измельчения и равномерного распределения карбидной фазы по объему матрицы сплава не происходит. При увеличении количества молибдена более 1,8 карбидная фаза чугуна сильно укрупняется, что приводит к хрупкому растрескиванию карбидов под воздействием жесткозакрепленного абразива и дальнейшего прироста износостойкости не происходит,Содержание вольфрама в чугуне находится в пределах 0,1 - 2,5 ф. Вольфрам, входящий в состав карбидов типа МтСз увеличивает их твердость, а следовательно,и износостойкость. Помимо этого вольфрам,упрочняя карбидную фазу, повышает ее устойчивость хрупкому растрескиванию подвлиянием высокотвердых жесткозакрепленных абразивных частиц, что дополнительноповышает износостойкость сплава, При соладая большим сродством к углероду, чемхром, образует специальные карбиды, которые размещены в пространствах аустенита, находящегося между сложнолегированны ми карбидами. Образование специальныхмелкодисперсных карбидов способствует упрочнению аустенита, значительному повы шени ю его износостойкости. Содержание титана в количестве менее 0,1 недержании вольфрама менее 0,1;6 его влияния на повышение износостойкости не наблюдается. Повышение содержания вольфрама более 2,5;4 приводит к сильному укрупнению карбидной фазы. Это способст вует ее хрупкому выкрашиванию под воздействием абразивных частиц и дальнейшего прироста.иэносостойкости не наблюдается.Содержание кобальта в чугуне находит ся в пределах 0,1-2,2;. В таком количестве кобальт, будучи элементом, повышающим мартенситную точку, способствует повышению количества мартенсита в матрице чугуна. Это благоприятно сказывается на 15 повышении твердости и износостойкости чугуна в условиях воздействия жесткозакрепленного абразива, При содержании кобальта менее 0,1 его влияние на повышение твердости чугуна очень мало, 20 Повышение содержания кобальта более 2,2 приводит к графитизации, что отрицательно сказывается на твердости и износостойкости сплава.Таким образом, совместное влияние 25 углерода, кремния, марганца, никеля, хро ма, алюминия, титана, молибдена, вольфрама, кобальта и меди на свойства чугуна проявляются в следующем: углерод, хром, молибден и вольфрам образуют сложноле гированную, мелкодисперсную, высоко- твердую карбидную фазу типа МтСэ, которая успешно противостоит воздействию жесткозакрепленного абразива; титан образует собственную карбидную фазу, ко торая предотвращает активный избирательный износ участков остаточного аустенита, что в значительной степени повышает износостойкость сплава; кобальт, повышая мартенситную точку, увеличивает количество 40 мартенсита в структуре сплава, что положительно сказывается на его износостойкости; никель способствует образованию вязкой аустенитной матрицы чугуна; кремний упрочняет аустенит; алюминий повышает его 45 пластичность, что обеспечивает достижение высокой ударной вязкости сплава и обеспечивает минимальный износ остаточного аустенита жесткозакрепленным абразивом, марганец раскисляет расплав, а 50 медь способствует стабилизации свойств по сечению отливки, что положительно влияет на эксплуатационные характеристики изделия.Отсюда следует, что весь комплекс ком понентов, содержащийся в чугуне заявлен 1,9 - 2,9, 2,1 - 3,5,0,08 - 0,4,16 - 25,0, 0,5-0,7, 0,1-2,0, 0,3 - 1,8, 0,1-1,8, 3,3-4,5, 0,1-2,5, 0,1 - 2,2 Остальное ного состава, взятых в пределах вышеуказанных весовых соотношений, способствует повышению его основной эксплуатационной характеристики - изноеостойкости в условиях воздействия жесткоэакрепленного абразива.П р и м е р, Предложенный чугун выплавляли в открытой индукционной печи емкостью 60 кг с основной футеровкой, В качестве компонентов шихты использовали стальной лом, электродный графит, ферросилиций, ферромаргаНец, никель, хром, алюминий, титановую губку, медь, ферромолибден, ферровольфрам и технически чистый кобальт, Ввод кобальта осуществляли по ходу плавки при достижении расплавом чугуна температуры не менее 1550 С. По достижению чугуном температуры окончания плавки его разливали по литейным формам и изготавливали образцы для испытаний.Испытания абразивной износостойкости производились на машине типа ХЧ-Б при трении образца о электрокорундовую шкурку, зернистостью 80 НМ. Усилие при- жатия образца - 15 ОН, площадь поперечного сечения образца - 50 мм, скорость перемещения абразивной шкурки - 0,6 мlмин,Результаты испытаний представлены в таблице. Как следует из табл, 1,дополнительный ввод в состав предложенного чугуна кобальта, вольфрама и никеля, а также изменение в немсодержания Мп и Я позволили по сравнению с известным чугуном повысить абразивную стойкость в 1,42 - 1,69 раза.Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий, титан, медь, молибден и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения абразивной стойкости, он дополнительно содержит никель, вольфрам и кобальт при следующем соотношении компонентов, мас,ф .УглеродКремнийМарганецХромАлюминийТитанМедьМолибденНикельВольфрамКобальтЖелезосэ с:) сп со е в в в сп со в - сп сч гч гмсс) сл сс) спе есч сч сп ПЭСЛ в - Г 4юааа1 ).в. ) 11в-а иэспе еГ) СЧ СЧ СП 11 О) сп Р) ст) в с Г 4 Г 4 Г)