Способ получения деталей из высокохромистых чугунов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН в гг о г 7/0 КОМИТЕТ СССРТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ГОСУД АРСТВЕНН ПО ДЕЛАМ ИЗОБ фйаЦл3ь ОПИСАН ИЗОБРЕТЕНИДЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ обрна100 но"(46) 07.09.83. Бюл. 9 33 (72) О.М. Романов, Е.В. Рожкова, Л.М. Романов и Л,Я. Козлов (71) Всесоюзный научно-исследователь. ский и проектно-технологический институт угольного машиностроения и Московский ордена Октябрьской Революции и ордена Трудового Красного Знамени институт стали и сплавов (53) 621.74658(088.8)(56) 1. Бунин К.П. и др. Основы металлографии чугуна. М., Металлургия, 1969, с. 415.2. Авторское свидетельство СССР Р 348294 кл. В 22 Р 27/04, 1971,3. Гарбер М.Е. Отливки из белыи износостойких чугунов. М., 1 Маши строение 1, 1972, с. 112.(54)(57) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕТАЛЕЙ ИЗ ВЫСОКОХРОМИСТЫХ ЧУГУНОВ с карбида ми СгС и мартенситной структурой металлической основы, включающий заливку в литейную форму легированного чугуна и последующее охлаждение до полного затвердевания,.о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения ударно-абразивной стойкости и механических свойств деталей без проведения термическойаботки, охлаждение залитого чугуосуществляют со скоростью 150- 0 С/с,Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке способов получения отливок нз иэносостойких чугунов с .высокими механическимисвойствами.В ряде агрегатов, предназначенных для подачи и переработки минерального сырья, отдельные узлы и детали подвергаются абразивному износу, сопровождаемому значительнымиударами (зубья и ковши экскаваторов,шаровые мельницы и т.д.),Известны нысокохромистые чугуны,которые обладают высокой стойкостьюк абразивномуизносу, благодаря наличию в структуре большого количестна карбидов хрома. Карбидная фазав хромистых чугунах в продольныхразрезах эвтектических колоний представлена пучком отнетвлений от базового стержня, а н поперечных имеетформу либо розетки, либо многочисленных полнэдров (11 .Это приводит к охрупчиванию материала и снижению ударной вязкости иударно-абразивной стойкости. Ударнаявязкость этих сплавов обычно составляет 0,5-0,8 кгм/см , а ударно-абра 2эивная стойкость при больших углахатаки (80-90 ) равна или ниже, чемоу стали 110 Г 1 ЛЗ, и в 20 раэ меньше,чем у сплава ВК.ЗОПри .заливке высокохромистых чугунов в стальной кокиль скорость охлаждения, по сравнению с заливкойв песчано-глинистую форму, растетот 1,05 до 32 С/мин. Это приводит к З 5измельчению карбидной фазы, но морфология ее не меняется.В этих условиях успевают образоваться крупные включения карбидов .(преимущественно Сг(С 3), приводящие 40к охрупчиванию отлинки и снижениюее механических свойств. Структураметаллической основы представляетсобой аустенит (Нэо -500 кгс/мм ) иперлит (Н 5 О -350 кгс/мм ) . 45Известен способ повышения механических свойств модифицированных чугунов за счет охлаждения отливокв интервале кристаллизации от 1 до14 С/с 2,Однако эти скорости применительно50к белым хромистым чугунам не приводят к значительному повышению механических свойств.Наиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является способ, заключающийся в расплавлении шихты, легировании, заливке в стальную формуи охлаждении расплавленного чугунав форме (скорость 35 С/мин) до полного затвердевания 31 .Однако укаэанный способ не позволяет изменять морфологию карбидов.Целью изобретения -является повышение ударно-абразивной стойкости и 65 механических свойств деталей иэ высокохромистых чугунов беэ применения термической обработки.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу получения деталей иэ высокохромистых чугунов с карбидами Сг)Си мартенситной структурой металлической основы, включающему заливку в литейную форму легированного чугуна и последующее охлаждение расплава чугуна в форме до полного затвердевания, расплав охлаждают со скоростью 150-1000 С/с.При использовании в шихте углеродистого феррохрома или отходон высокохромистого чугуна расплав перед охлаждением разогревают до 1550- 1700 С, выдерживают н течение 10 о15 мин и заливают в форму.При охлаждении жидкого высокохро- мистого чугуна со скоростью менее 150 С/с компактные карбиды Сг 3 Сопревращаются в соединения СгтС 3., которые успевают в процессе эатвердевания заметно унеличить размеры и образовать крупные включения разветвленной формы в аустенитно-перлитной основе. В результате этого происходит охрупчивание отливок и снижение их механических свойств.Проведение дополнительной термической обработки (закалки), с целью получения мартенситной структуры основы, не приводит к существенному увеличению служебных характеристик.Охлаждение расплавленного высокохромистого чугуна со скоростью 150- 1000 С/с позволяет подавить реакцию превращения карбидов Сг 9 С в Сг С 3 и образование больших карбидных включений. Одновременно с этим происходит резкое уменьшение интервала кристаллизации (практически до нуля), благодаря чему высокохромистые чугуны независимо от состава имеют структуру, близкую к эвтектической, состоящую иэ искаженного мартенсита и впервые полученных в сплавах данного состава равномерно распределенных мелкодисперсных карбидов СгС. Это обеспечивает наилучшую ударно-абразивную стойкость.Способ обеспечивает получение мартенситной основы без дополнительной термической обработки.Охлаждение расплава в форме со скоростью свыше 1000 цС/с приводит к полному подавлению реакции образования карбидов в жидком состоянии, появлению аморфных Фаэ. Структура чугуна (1,6-2,2 углерода, 7-30 хрома) в литом состоянии представляет собой чистую-Фазу (аустенит). В процессе термической обработки в сплаве, полученном таким способом (УОА 1000 С/с), по границам зерен аустенита выделяются;1039644 а карбиды СгтС, что резко ухудшает пребывания расплава в Форме до полсвойства чугунов. ного затвердевания, и следовательно,В тех случаях, когда легирование происходит укрупнение карбидных хромом производят с помощью углеро- ,включений и понижение уровня механидистого Феррохрома нли отходов высо- ческих свойств. Попадание в изложникохромистых чугунов, в расплав изз цу сильно перегретого металла вызышихты переходит большое количество вает подплавление .поверхностных слоев крупных карбидных включений. формы, приваривание отливки к стенРазогрев расплава высокохромис- ке изложницы. В результате этого того чугуна до температуры 1550 опроисходит разрушение кокиля и на С обеспечивает, согласно термо рушение геометрии отливки и одно- динамике, смещение равновесия кар- временно замедление скорости охлажде бида Сг 7 С в сторону более полного ния.превращения его в соединение СгС, Кроме того, разогрев металла бокоторое в виде мелких частиц равно" лее 1700 ОС связан с дополнительными меРно распределяется по всему объему 15 затратами электроэнергии и увеличеметалла. кием продолжительности плавки иКроме того, повышение температуры быстрым изиашиванием огнеупорной приводит к ускорению диффузионных. Футеровки плавильных агрегатов, .процессов, протекающих при растворе-. П р и м е р. Проводят обработку нии карбида СгтС в жидком металлевысокохромнстых чугунов, содержащих, Выдержка расплава в течение 5-15 мин Ъ: хром 131 молибден 11 марганец 1,8; при температуре 1550-1700 оС способ- . кремний 0,6, .и имеющих .различные ствует полному превращению карбидов концентрации углерода от 2 до 4. СгтС 3. Температура расплава перед заливкойПри температурах ниже 1550 С в ,5 в медный кокиль 1600 С, время выжидком металле диффузионные процессы . держки 10 мин. Отливки имеют форму растворения карбидов протекают мед- прямоугольных пластин 120 к 30 х 20 мм. ленно, что требует значительного Охлаждение расплава в форме до затвремени выдержки, увеличивает расход вердевания осуществляют со скоростьюэлектроэнергии и резко снижает произ- . 500-700 С/с. водительность плавильных агрегатов. .Зф Сравнительная характеристикаТемпературы заливки свыше 1700 С .свойств деталей, полученных по пред- являются нецелесообразными, посколь лагаемому и известному способам ку при этом увеличивается время представлена в таблице.(ноооо о3 а13331. а ох н о и о + н а о ж Э 39 но а ай 3 (о 1 у 1 сп 1 о 1 цъ 1 ( 1 1 1 111 1 1 1 1 3 1 1 1 11 Ф 1 фн о, 1 В (О 1 п 3о 1 1 3 1 1й 1 И 11 1 1Ю 1 ( 0 ф3 о н фО Ц Ы м П( В на ох ок ц о ан Э О ф оо 1 п 3 п 3 й аО о но м 3й й Э о О 9 33 а 33 (п о н 3 аО фЦ З ох он ео нй ОО оо йй В. о фао ф 93 Я( й Э Е 3 м П( 3 п 3 й сф ео М М ф В ЦО э а а п 3 .3 Ы1 1 1 1 11039644 Составитель Т. КоролеваРедактор Л. Повхан Техред Т.Маточка Корректор Ю. Макаренко Заказ 6793/10 Тираж 813 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, З, Раушекая наб., д. 4/5филиал ППП ефПатеит, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Детали иэ высокохромистого чугуна,полученные по предложенному способу,имеют ударную вязкость в 8-10 развыше, чем иэ чугуна того же способа,но полученного по известномуспособУ.5 Ударно-абразивная стойкость деталей из высокохромистого чугуна, полученных по предложенному способу, при углах атаки 60-90 О в 2 раза вы,ше, чем у спйава ВК, и в 60 раз чем у стали 110 Г 13 Л.