Износостойкий чугун

)5 С 22 С 37/10 ОСУДАРСТВЕННО ВЕДОМСТВО ССС ГОСПАТЕНТ ССС АТЕНТНОЕ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К 2иэделий. Иэносостойкий чугун дополнительно содержит карбиды бора, ниобий, азот и никель при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 3,6-4,0; кремний 1,2 - 2,6; марганец 0,3 - 0,8; никель 0,07- 0,25; хром 0,02 - 0,07; титан 0,15-0,5; ванадий 0,05 - 0,15; алюминий 0,05 - 0,25, медь 0,35 - 0,85; кальций 0,03-0,07; РЗМ 0,02 - 0,08; карбиды бора 0,05-0,25; ниобий 0,02 - 0,35; азот 0,13 - 0,27 и железо - остальное, Чугун обладает высокой износостойкостью, прочностью, ударной вязкостью, его термостойкость составляет 1821-1936 циклов, 2 табл,нение "Гом олеетал- изго- нных Карбиды борКальцийНикель,05 - 0,2 ,03-0,0 0,07-0,25 0,02 - 0,08 0,02 - 0,35 0,13 - 0,27 РедкоземельныеметаллыНиобий т ЖелезоВведение в иделах 0.,05-0,25 мшение дисперснперлитизации мевок, увеличениеударостойкости. исти, что приводитсти механическикарбидов боранецелесообразносвязи с малой ихвается их ликвацичто снижает однонамическую проч 3,6-4,0 1,2-2,6 0,3-0,8 0,15-0,50,05-0,150,05-0,250,35 - 0,85 СКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) Авторское свидетельство СССРМ 831851, кл, С 22 С 37/10, 1981(57) Изобретение относится к чернойлургии и может быть использовано длтовления термостойких и фрикци Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серых износостойких чугунов, применяемых для изготовленияпрофильных заготовок с однородной структурой методами непрерывного литья,Цель изобретения - повышение износостойкости и эксплуатационных свойств.Износостойкий чугун, по данному изобретению, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий, редкоземельные металлы, медь и железо; дополнительно содержит карбиды бора, ниобий, никель и азот при следующем соотношении компонентов, мас,ф:УглеродКремнийМарганецХром 0,2 - 0,7 ТитанВанадийАлюминийМедь Остальное звестный чугун бора в преас. обеспечивает повыости структуры. степениталлической основы отлиоднородности структур: зносостойкости и твг.рдо. к повышению стабильнох свойств, Содержание выше верхнего предела , так как в этом случае, в растворимостью увеличия в аустенит и коагуляция, родность структуры и диность чугуна, Введение в10 15 20 30 35 40 45 50 чугун карбидов бора в количестве ниже нижнего предела не обеспечивает получение желаемых преимуществ по однородности структуры, износостойкости, теплостойкости и служебных свойств,Введение в чугун ниобия обусловлено тем, что он упрочняет матрицу и измельчает литое зерно в центральной зоне слитков, измельчает графит, изменяя его форму, структуру металлической основы в отливках, повышает теплостойкость, стабильность микротвердости, динамической прочности и других физико-механических СВОЙСТВ.Введение в чугун ниобия в количествах менее 0,02 мас.% существенного влияния на повышение стабильности микротвердости, теплостойкости и физико-механических свойств не оказывает, а содеркание ниобия выше 0,35 мас.% нецелесообразно, так как в этом случае значительно возрастает длительность плавки чугуна и усложняется технология внепечной обработки, снижаются удароустойчивость, однородность структуры и свойств.Азот в износостойкий чугун в количест ве 0,13 - 0,27% введен как эффективный легирующий компонент, который связывает титан, редкоземельнь;е металлы алюминий,.ванадий и другие элементы в чугуне в дисперсные нитриды и карбонитриды, обеспечивающие повышение однородности структуры, микротвердости, теплопрочности и термической стойкости. При содержании азота менее 0,13 мас,% не обеспечивается существенное повышение микротвердости и ее стабильности по сечению непрерывнолитых слитков, заметное повышение термической стойкости чугуна. Увеличение концентрации азота более 0,27 мас,% снижает однородность структуры, ударную вязкость, стабильность механических свойств,Никель в заданных пределах от 0,07 до 0,25 мас,% способствует повышанию пластических свойств, измельчению и стабилизации структуры, что обеспечивает повышение стабильности микротвердости и термиче ской стойкости, При содержании никеля ниже 0,07 мас.0 ь стабильности и структуры, микротвердости и термической стойкости не достигается, а при увеличении его содержания более 0,25 мас.% снижаются удароустойчивость и микротвердость.Введение карбидов бора, ниобия, никеля и азота в заданных соотношениях обеспечивает получение в отливках более однородной структуры, стабильной микро- твердости, комплекс новых свойств, сочетающих в себе значения эксплуатационных свойств, динамической прочности. износостойкости и термической стойкости.Чугун выплавляют в индукционных печах. Для микролегирования использовалиферросплавы. Модифицирование чугунаРЗМ, карбидами бора и алюминием производят в литейных ковшах при выпуске чугуна из печи после продувки азотом.Химический состав исследованных чугунов приведен в таблице 1, а механические свойства и термическая стойкость втабл,2.Угар РЗМ составляет 26-32%, карбидовбора 14 - 18%. Усвоение ниобия, присаженного в печь, составило 76-80, никеля 8993%.Температура металла перед выпускомиз электропечи для модифицирования вковш емкостью 2 т составляла 1480-1500 С,а температура чугуна при заливке расплавав кристаллизатор установки для непрерывного литья - 1410 - 1430 С,На установках УНГЛвытягивают круглые заготовки диаметрами 30 и 120 мм.Механические свойства и термостойкость чугунов определяли на образцах, вырезанных из профилей диаметром 30 мм,Микротвердость металлической основы определяют на микротвердомере ПМТнаобразцах, вырезанных из заготовок диаметрами 30 и 120 мм,Содержание основных компонентов (углерод 3,6 - 4,0 мас,%, кремний 1,2-2,6 мас %и марганец 0,3 - 0,8 мас,%) определены изпрактики производства износостойких итермостойких чугунов с повышенной микротвердостью матрицы и со стабильной структурой. При концентрации углерода до 3,6мас.%, кремния до 1,2 мас,% и марганцаболее 0,8 мас.% увеличивается количествоцементита в структуре, сникаются ее стабильность и термическая стойкость. При содержании углерода более 4,0 мас,%кремния более 2,6 мас,% и марганца менее0,3 мас.% увеличивается ликвация, загрязненность чугуна неметаллическими включениями и снижаются стабильность структурыи микротвердости по сечению заготовок,служебные свойства,Содержание микролегирующих добавок (хром 0,02 - 0,07 мас,%, титан 0,15 - 0,5;медь 0,35 - 0,85; ванадий 0,05- 0,15; РЗМ0,02 - 0,08; алюминий 0,05 - 0,25 мас,%) определены экспериментально и ограниченыпределами, обеспечивающими однородную структуру и оптимальные прочностныеи пластические свойства, стабильную микротвердость и повышенную износостойкостьи теплостойкость. При боле низком их годержании прочностные и фпиционныеКомпоненты и е ложенный известный 2,8 1,0 0,2 0,01 0,02 0,02 0,01 0,1 0,03 0,02 0,01 0,01 0,07 0.04 4,0 1,2 0,8 0,07 0,5 0,15 0,25 0.85 0,25 . 0,07 0,08 0,35 0,27 0,25 ост 3,2 1,2 0,8 0,8 0,4 0,2 0,3 1,2 3,6 2,6 0,3 0,02 0,15 0,05 0,05 0,35 0,05 0,03 0,02 0,02 0,13 0,07 ост 4,3 2,8 1,0 0,2 0,6 0,18 0,27 1,05 0,28 0,10 0,09 0,47 0,32 0,28 ост 3,8 1,6 0,5 0,05 0,2 0,1 . 0,1 0,5 0,12 0,05 0,05 0,03 0,15 0,12 ост УглеродКремнийМарганецХромТитанВанадийАлюминийМедьКарбиды бораКальцийРЗМНиобийАзотНикельЖелезо 0,3 0,1 ост свойства недостаточны, а при увеличенииих концентрации выше верхних пределовснижается удароустойчивость, динамическая стойкость и стабильность структуры,что приводит к снижению микротвердости идругих свойств и их стабильности. Верхниепределы концентрации отбеливающих элементов (хрома, ванадия, РЗМ) снижены, аграфитизирующих - повышены.Кальций введен как эффективный модификатор, очищающйй границы зерен от неметаллических включений и повышающийстабильность структуры и микротвердости.Верхний предел концентрации кальцияограничен его растворимостью в перлите, апри концентрации его 0,03 мас. модифицирующий эффект недостаточен,Как видно изданных табл.2, предложенный износостойкий чугун обладает болееоднородным и стабильными значениямимикротвердости и износостойкости, чем базовый чугун.Термическую стойкость определяют вусловиях термоциклирования. в интервалетемператур 20 - 900 С.Технологические свойства определяютна стандартных технологических пробах.Эрозионную стойкость определяют на струеударной испытательной установке с использованием в качестве эталона стали 45 Лпосле закалки ее с 840 С в воду и отпускапри 200 С. Исследование прочностных свойств определяют на цилиндрических образцах диаметром 10 мм,формула изобретения Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, алюминий. редкоземельные метал лы, кальций, медь и железо, о т л и ч в ющ и й с я тем, что, с целью повышения прочности, ударной вязкости и эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит карбиды 1 бора, ниобий, никель и азот при 15 следующем соотношении компонентов,мас,о:Углерод 3,6-4,0 Кремний 1,2-2,6 Марганец 0,3-0,8 20 Хром 0,02-0,07Титан 0,15 - 0,5 Ванадий 0,05 - 0,15 Никель 0,07 - 0.25 Алюминий 0,05 - 0,25 25 Медь 0,35 - 0,85Карбиды бора 0,05 - 0,25 Кальций 0.03 - 0,07 Редкоземельныеметаллы30 НиобийАзотЖелезо1803460 Таблица 2 Составитель Г. Дудик Техред М,Моргентал Корректор траш едакт оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гага 01 аказ 1035 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раущская наб 4/5 П 1