Износостойкий чугун

(55 С 22 С 37 ЕТЕНИЯ структуро мас.: у марганец 0,15 - 0,5;0,25; алю бор 0,05- мельные 0,35; м остально термосто ческими 2 табл,1е объединен м мович, Т.во СССР.Со начено дл ВОК С ОДНВ пол- дной 3,6-4,0 1,2 - 2,6 0,3-0,8 0,2-0,7 0,15 - 0,5 0,05 - 0,15 0,05-0,25 0,35 - 0,850,05-0,25 р ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(ГОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБ ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(57) Изобретение преднаучения профильных загото Изобретение относится к металлургии,в частности к изысканию серных износостойких чугунов, применяемых для изготовления профильных заготовок с однород-ной структурой методами непрерывноголитья,Цель изобретения - повышение износостойкости и эксплуатационных свойств.Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий, редкоземельные металлы,кальций, медь и железо, дополнительно содержит карбиды бора, ниобий, никель иазот при следующем соотношении компонентов, мас,0:УглеродКремнийМарганецХромТитанВанадийАлюминий й, Износостойкий чугун содержит, глерод 3,6 - 4,0; кремний 1,2-2,6;0,3 - 0,8; хром 0,02 - 0,07; титан ванадий 0,05-0,15; никель 0,07- миний 0,05 - 0,25; медь 0,35 - 0,85;0,25; кальций 0,03-0,07; редкоземеталлы 0,02 - 0,08, ниобий 0,02- агний 0.03 - 0,07; железо е. Чугун обладает повышенной йкостью, высокими технологии эксплуатационными свойствами,гЩКальций . 0,03 - 0,07Никель 0,07 - 0,25Редкоземельныеметаллы 0,02-0,08Ниобий 0,02 - 0,35Магний 0,03 - 0,07Железо ОстальноеВведение в известный чугун бора в пределах 0,05-0,25 мас,; обеспечивает повышение дисперсной структуры, степени перлитизации металлической основы отливок, улучшение однородности структуры, ударостойкости, теплостойкости и твердо- Ф)ь сти, что приводит к повышению стабильности механических свойств. Содержание бора выше верхнего предела нецелесообразно, так как в этом случае; в связи с малой их растворимостью увеличивается их ликвация в аустенит коагуляции, что снижает однородность структуры и динамическую прочность чугуна. Введение в чугун бора в количестве ниже нижнего предела не обеспечивает получение желаемых преимуществ по однородности структу1803461 35 ность и термическая стойкость. При содержании углерода более 4,0 мас.%, кремния более 2,6 мас,%, и марганца менее 0,3 мас,% увеличивается ликвации, загрязненность чугуна неметаллическими включениями,40 снижается стабильность структуры, микротвердость по сечению заготовок, служебные свойства,Содержание микролегирующих добавок (хром 0,02-0,07 мас,% титан 0,15-0,5,45 медь 0,35 - 0,85, ванадий 0,05 - 0,15, РЭМ 0,02 - 0,08, алюминий 0,05 - 0,25 мас,%) определены экспериментально и ограничены пределами, обеспечивающими однородную структуру и оптимальные прочностные и 50 пластические свойства, стабильную микротвердость и повышение теплостойкости и износостойкости. При более низком их содержании прочностные и фрикционные свойства недостаточны, а при увеличении их 55 концентрации выше верхних пределов снижается удароустойчивость, динамическая стойкость в стабильность структуры, что приводит к снижению микротвердости и Чугун выплавляют в индукционных печах. Для микролегирования чугуна использавали ферросплавы. Модифицирование других свойств и их стабильности. Верхние чугуна РЗМ, магнием, ферробором и алюми- пределы концентрации отбеливающих элеры, износостойкости, телостойкости и служебных свойств,Введение в чугун ниобия обусловленотем, что он упрочняет матрицу и измельчаютлитое зерно в центральной зоне слитка, измельчает графит, изменяя его форму, структуру металлической основы в отливках,повышает теплостойкость, стабильностьмикротвердости, динамической прочности. и других физико-механических свойств.Введение в чугун ниобия в количествеменее 0,02 мас.% существенного влиянияна повышение стабильности микротвердости, теплостойкости и физико-механическихсвойств не оказывает, а содержание ниобиявыше 0,35 мас.% нецелесообразно, так каквэтом случае значительно возрастает длительность плавки чугуна и усложняется технология внепечной обработки. снижаетсяудароустойчивость, однородность структуры и свойств,Магний в износостойкий чугун в количестве 0,03 - 0,07 мас.% введен как эффективный модифицирующий компонент,обеспечивающий повышение однородностиструктуры, сфероидизацию графита, тепло прочность, микротвердость термическуюстойкость. При содержании магния менее0,03 мас,% не обеспечивается существенноеповышение микротвердости и ее стабильности по сечению непрерывнолитых слитков,заметное повышение технических свойстви стойкости чугуна. Увеличение концентрации магния более 0,27 мас.% снижает однородность структуры, ударную вязкостьстабильность механических свойств.Никель в заданных пределах от 0,07 до0,25 мас,% способствует повышению пластических свойств, измельчению и стабилизации структуры, что обеспечивает повышение стабильности микротвердости и термической стойкости, При содержании никеляниже 0,07 мас.% стабильности структуры,микротвердости и термической стойкостине достигается. а при увеличении его содержания более 0,25 мас.% снижается ударо. устойчивость и микротвердость.Введение в состав чугуна бора, ниобия,никеля и азота в заданных пределах обеспечивает получение в отливках более однородной структуры, стабильной микротвердости,комплекс новых свойств, сочетающих в себевысокие значения "эксплуатационныхсвойств, динамической прочности, износостойкости и термической стойкости. нием производится в литейных ковшах привыпуске чугуна из печи,Химический состав исследованных чугунов приведет в табл.1; механические свой 5 ства и термическая стойкость - е табл.2.Угар РМЗ составляет 26 - 32%, карбидовбора 14-18%. Усвоение ниобия, присажива.емого в печь, составляет 76-80%, никеля89 - 93%, магния из лигатуры 47 - 51%.Температура металла перед выпускомиз электропечи для модифицирования вковш емкостью 2 тонны составляла 1480 -1500 С, а температура чугунов при заливкерасплава в кристаллизатор установки15 для непрерывного литья - 1410 - 1430 С. Наустановках УНГЛвытягивают круглые заготовки диаметром ЗО и 120 мм. Механические свойства и термостойкость чугуновопределяется на образцах, вырезанных из20 профилей диаметром 30 мм, Микротвердость металлической основы определяютна микротвердомере ПМТна образцах,вырезанных из заготовок диаметром 30 и120 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 микЗО ротвердостью матрицы и со стабильнойструктурой. П ри кон центра ции углерода до3,6 мас,%, кремния до 1,2 мас,% и марганцаболее 0,8 мас,% увеличивается количествоцементита в структуре, снижает ее стабиль1803461 Формула изобретения Износостойкий чугун. содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, алюминий, редкоземельные метал лы, кальций, медь и железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения термостойкости, технологических и эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит бор, ниобий, никель и магний при 10 следующем соотношении компонентов,мас, ф;Углерод 3,6-4,0 Кремний 1,2 - 2,6 Марганец 0,3-0,8 15 Хром 0,02 - 0,07Титан 0,15 - 0,5 Ванадий 0,05 - 0,15 Никель 0,07-0,25 Алюминий 0,05 - 0,25 20 Медь 0,35 - 0,85Бор 0,05 - 0,25 Кальций 0,03 - 0,07 Редкоземельныеметаллы25 НиобийМагнийЖелезо ментов (хрома, ванадия, РЭМ) снижены, а графитивирующих - повышены.Магний и кальций введены как эффек- тивные модификаторы, очищающие границы зерен от неметаллических включений и повышающий стабильность структуры и микротвердости, оказывает сфероидиэирующее влияние.Верхний предел концентрации кальция ограничен его растворимостью в перлите, а при концентрации его 0,03 мас.ф, модифицирующий эффект недостаточен.Как видно из таблицы 2, предложенный иэносостойкий чугун обладает однородными и стабильными значениями микротвердости и износостойкости, чем базовый иэносостойкий чугун,Термическую стойкость определяют в условиях термоциклирования в интервале температур 20 - 900 С.Технологические свойства определяют на стандартных технологических пробах. Эрроэийную стойкость определяют на струеударной испытательной установке с использованием в качестве эталона стали 45 л после закалки ее с 840 С в воду и отпуска при 200 С,0,02-0,08 0,02 - 0,35 0,03 - 0,07 Остальное Таблица 1 Со е жание компонентов, мас. Компоненты Чгн и е лагаемый известный 3,2 1,2 0,8 0,8 0,4 0,2 0,3 1,2 0,3 0.1 ост УглеродКремнийМарганецХромТитанВанадийАлюминийМедьБорКальцийРЗМНиобийМагнийНикельЖелезо 3,6 2,6 0,3 0,02 0,15 0,05 0,05 0,35 0,05 0,03 0,02 0;020,13 0,07 ост 3,8 1,6 0,5 0,05 0,20,1 0,1 0,5 0,12 0,05 0,050,03 0,15 0,12 ост 4,0 1,2 0,8 0,07 0,5 0,15 0,25 0,85 0,25 0,07 0,08 0,350,27 0,25 ост 4,3 2,8 1,0 0,2 0,6 О;180,271,05 0,28 0,1 0,09 0,47 0,02 0,28 ост 2,6 1,0 0,2 0,01 0,02 0;02 0,01 0,1 0,03 0,02 , 0,01 0,01 0,10 0,04 остКорректор С. Пекарь едэк роизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина Заказ 1035 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5