Износостойкий чугун

(54) ИЗНСОСтойКИй Ч 2 содеранец,ий,отлимний, мар ий, алюми ащии углерод, крром, титан, ванадиобий, азот, бор а ю щ и й с я В 15М.И,Карпенко ер,юл. еле о тем, юнн леи Щ.Ц иро повышения кавитацстойкости, он содпри следующем сооУглеродКремнийМарганец ж тделение Физиктута АН Белонош 88.8)видетельсС 37/10,102522,979.детельство СССРС 37/10, 1978. тво ССС1981. ТитанВанадийАлюминийНиобийАзотБорЖелезо стальное ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ ИСАНИЕ ИЭОБРЕТЕНИ Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТ(21) 3665218/ (22) 23. 11. 83 (46) 23,04.85 (72) Е.И.Мару Ю.А.Рогов, М. Т.Г.Эфендиев, и Г.Т.Корона (71) Могилевс технического инстирусской ССРИзоб Рс ГениР ОтцОГитс я к МРтлпл ургии, в частцости к цизк 11.1 егироваццым и з и Ос О с. т ОЙ к им чу г у н ам и Р Р д ц а э и с 1 11.11 - ДЫМ ДЛЯ ИЗ ГОТОВ,11 ЕЦИЯ МРЛК 1111 ИХ ЦИЛИЦД - ров, применяемых в цемецтг 1 ой, горнорудной и других Отраслях иром 11 п 1 цец -цости.Известенсодержа 1 иий изцосостойкий чугун Г 1),мас, ,:10 2,6-3,6 1,0-2,0 0,5-1,0. 0,2-1,0 0,6-1,40,15-0,40,10-0,250,10-0,300,03-0,30 УглеродКремнийМарганецХромМедьТитанВанадийАлюминийКальцийРедкозем 5 ельцые 20 О, 02-0, 15 Остальное металлыЖелезо При литье в кокиль твердость чугуна не превышает 400 НВ, Иэцое чугуна в абразивных средах составляет 160- 190 мг/м ч,Однако низкая твердость чугуна 25 0,25-1,20 Остальное в сумме Железо Твердость чугуна 400 НВ,структура 45 в отливках мелющих цилиндров (цильпебсов) диаметром 25-30 мм - перлитцая.Однако указанный чугун имеет низкую кавитационно-эрозионную стойкость,50Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному износостойкому чугуну является износостойкий чугун Я следующего химического состава, мас,7.: 55Углерод 1,7-1,9Кремний 0,7-1,7Марганец 0,5-1,5 в отливках Приводит к снижению эксплуатационной стойкости,Известен также изцосостойкий 30чугун 121 химического состава, мас,Е;Углерод 2, 51-3, 80Кремний 1,35-2,49Марганец 0,40-1,28Хром О, 35-1, 95 35Медь О, 11-1, 49Металлы из группы,содержащей кальций, титан, алюминий, бор, 40сурьму и таллурХромТитан11 ац ади 11Алк 1 мин ийНике.1 ьф Известцыи чугун Обладает следующими свойствами в литых изделиях:Предел прс 1 чностипри изгибе, КПа 710-760Пицамическая прочность, мЛж/мТвердость, НВ Микротвердость 0,21-0,45 360-460ОСНОВЫ,Нм, МПаКавитационцо 3000-3500 эрозионцая стойкость,мгам чКо э с 1 Лицие и тОТНОСИТЕЛЬЦОй 140-390 иэцосостойко 6,5-9,6 Г.тиУдароустойчивость, ХИцтенсивцость 86-94 изнашивания вгидроабразивноисреде, г,см,ч 0,09-0,41Известный чугун обладает вь 1 сокой удароустойчивостью, повышенной динамичРской пРОчнОстью, но нРДОстаточцой микротвердостью основы (матрицы), что снижает кавитациоцно-эрозионную стойкость литых изделий, Особенно низкие значения кавитациоццо-эрозионной стойкости достигаются приповышении содержания редкоземельных металлов, цинка и других легкоплавкихметаллов. Отмечается и высокая стоимость литых изделий из данного чугуна.Цель изобретения - повышение кавитационно-эрозионцой стойкости.Поставленная цель достигается тем, что износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий,алюминий,ниобий, азот,бор ижелезо,содержит компоненты при следующем соотцошс ццц,мас. 7: МО 11 И бде 1НиобийВорАзотПинкРЗИЖЕЛЕЗО О, 05-0, 850,3-2,70,2-2,20,1-2,00,1-2,0О,О 5-0,551), Г) 01-0, 01 5О, 001-0, 012О, 001-0, 007О, 0001-0, 005ОГтлльнОР10 20 4200-4700глероп 2,6-3,5Кремнии 1 ф 2 118Маргацец 0,30-0,70Хром 0,20-0,50Титан 0,10-0, 30 5Ванадий 0,10-0,20Алюминий 0,10-0,20Ниобий 0,08-0,70Азот 0,03-0,20Вор 0,002-0,01Железо ОстальноеВ качестве технологических примесей чугун может содержать до О, 15 вес,7.:серы и до 0,15 вес.7 фосфора.Предложенный чугун обладает следующими свойствами в литых изделиях:Предел прочцостипри.изгибе, МПа 912-1015Кавитациоццоэрозиоцнаястойкост мелющихцилиндров, мг/м,гс 96-115Твердость, НВ 500-550Микротвердостьматрицы, Нм25Улароустойчивость, 7 96-100Положительный эффект повышениякавитационно-эрозиоццой стойкостимелкицих цилиндров достигнут упрочцением матрицы за счет повышения содержания азота и исключеция из составачугуна никеля, цинка, молибдена иредкоземельных металлов,Молибден из предложенного чугунаисключен ввиду того, что он снижаетудароустойчивость и кавитационнуюстойкость. Цинк и РЗМ исключены какотносительно легкоплавкие добавки,которые не обеспечивают повышениеэрозионной и кавитационно-эрозионнойстойкости мелющих цилиндров. Никельисключен как дорогостоящий металл,не обеспечивающий существенного повышения микротвердости матрицы и кавитационно-эрозионцой стойкости мелющих цилиндров.Кроме того, исключение молибдена,никеля, цинка и РЗМ и увеличениеазота позволяет повысить концентрацию карбонитридов в отливках мелющихцилиндров и получить положительныйэффеКт по повышению их кавитационноэрозионной стойкости,Сопоставительный анализ эксплуатационной стойкости известного ипредложенного чугунов, а также затрат на производство мелющих цилиндров показывает, что от использования предложенного чугуна может быть достигнут экономический эффект от 57 до 93 руб. на 1 т годных заготовок при литье мелющих цилиндров в металлические формы.П р и м е р. При сопоставительном анализе затрат на производство и стойкости чугуна известного состава, мас.7 углерод 2,8; кремний 1,7; марганец 0,9; хром 0,4; титан 0,3; ванадий 0,4; алюминий 1,1; никель 1,0; молибден 1, 1; ниобий 0,5; бор 0,01; азот 0,01; цинк 0,005; РЗМ 0,004 и железо - остальное, установлено, что экономия составляет 64,2 руб. на 1 т заготовок мелющих цилиндров. Свойства чугунаизвестного состава, приведенного впримере,следующие:Предел прочностипри изгибе, МПа 755Твердость, НВ 458Микротвердость, Нм 3418Кавитационноэрозионная стойкость мелющихцилиндров,мг/м . гс 150Удароустойчивость,7 92П р и м е р. Плавки известного ипредложенного чугунов проводят виндукционных печах с перегревом расплавленного металла до 1750-1800 К.Яля легирования используют Феррониобий, содержащий 65-67 вес.7 ниобия, и лигатуру ЭН и ТЖ. Иикролегирование бором и азотом производятв литейных ковшах при 1700-1760 К.Для микролегирования используютшлакообразующие смеси, содержащие0,5 вес.7 цианамида кальция и азотированные ферросплавы, содержащие3,5-5,4 вес.7 азота.В табл. 1 приведены химическиесоставы исследованных чугунов, а втабл, 2 - их механические и эксплуа".тационные свойства.Приведенные результаты испытанийсвидетельствуют о том, что предложенный износостойкий чугун обладаетболее высокой микротвердостью икавитационно-эрозионной стойкостью.Использование предложенного чугуна для изготовления мелющих цилиндровлитьем в металлические формы даетэкономический эффекч от 52 до 71 руб.на 1 т годного литья.1151585 Таблица Содержание компонентов в чугуне, мас.7. Элементы известном прелложенном 2,9 3,2 2,6 1,7-1,9 Углерод 1,3 1 ф 5 0,7-1,7 Кремний О,б 0,7 0,5 ф 0,5-1,5 0,3 Марганец 0,4 0,5 0,2 Хром 0,2 0,3 0,2 0,1 Титан 0,1 0,2 0,2 0,3-2,7 0,1 Ванадий 0,2 0,2 0,2-2,20,05-0,55 О, 17 0,1 Ал)0 миний 0,5 0,7 0,38 0,08 Ниобий 0,1 0,2 0,03 0,001-0,012 0,001-0,015 Азот 0,008 0,01 0,006 0,002 Бор 0,1-2,0 О, 1-2,0 0,001-0,0070,0001-0,005 Цирк РЗМ Остальное Железо Таблица 2 5 Показатели Предел прочности при изгибе, МПа 972 960 1015 Твердость, НВ 520 540 550 Микротвердость,Нр, Ма,О - 1500 4200 4500 4700 4600 НикельМолибден 0,3-1,500,05-0,85 Остальное Остальное Оста.пьное Свойства иэносостойких чугунов 1 2 3 4 710 в 7 912 360-460 5001151585 Го отжение ;л2 Сяостна износостойких ччГнов Показатели 102 140-390 115 100 98 Удароустойчивость, 7 Составитель Г. ЛудикРедактор П. Коссей Техре О,Вапишина Корректор О. Билак Заказ 2262/19 Тираж 583 Подписное чциал ПП 11 "1 атент", г. Ужгород, ут. 1 рекпа я,Кавитационно-эрозионнав стойкость,мг/м.гс 2 / 3 ВНИИ 1 И Государственного .комитета СССР по делам изобретеМи и открытий113035, 1 ос ква, 6-35, Рауская най л, 4/5