Белый чугун

ССЮЭ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 801219665 Д 151) 4 С 22 С 37/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ.К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ при сохранении твердости при повышенных температурах, он дополнительно содержит алюминий, лантан, иттрий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:УглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденМедьТитанЦерийВанадийАлюминийЛантанИттрийАзотЖелезо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Камское объединение по производству большегрузных автомобилей (72) Л.А.Алабин, И.П.Мебатинов, П.П.Сбитнев и А.Н.Белов(56) Авторское свидетельство ЧССР Р 177317, кл. С 22 С 37/06, 1973,Авторское свидетельство СССР Ф 794086, кл. С 22 С 37/08, 1978.(54) (57) БЕЛЪП 1 ЧУГУН, содержащийуглерод, кремний, марганец, хром,никель, молибден, медь, титан, церий,ванадий и железо, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышения ударной вязкости и стойкостив условиях ударно-абразивного износа 2,0-3,4 0,1 - 1,0 0,5-4,0 12,0-20,0 0,2-3,5 О, 1-4,0 0,5-3,0 0,01-0,6 0,02-0,04 0,2-3,5 0,01-1,0 0,02-0,05 0,02-0,05 0,0005-0,01 ОстальноеИзобретение относится к металлургии, в частности к изысканию износостойких чугунов, работающих в условиях наибольшего ударно-абразивного износа (высокоскоростного абразивного износа).Цель изобретения - повышение ударной вязкости и стойкости в условиях ударно-абразивного износа при сохранении твердости при повышенных темпе О ратурах.П р и м е р, Выплавку чугуна проводят в индукционной печи с кислой футеровкой. В расплав чугуна при 1550 С вводят легирующие элементы: никель, 15 медь, ферромолибден, феррованадий, алюминий и азот. Перед заливкой в ковш вводят церий, лантан и иттрий. Заливку в ра.оные формы проводят при 1490-1450 С, 20Химический состав выплавленных чуГунов приведен в табл, 1. Содержание углерода и кремния меньше нижнего предела приводит25 к увеличению вязкости и уменьшению твердости не только в питом состоянии, но и после термической обработки, а следовательно, к уменьшению износостойкости, Повышение их содержания выше верхнего предела приводит30 к резкому снижению стойкости за счет образования в структуре чугуна эвтектических карбидов большого размера в виде игл и менее термостойкого сложного карбида 11 езС.Э 5Легирование чугуна марганцем в указанных пределах способствует формированию аустенитно-карбидной структуры чугуна в питом состоянии. При этом исключается образование 40 перлитной структурной составляющей.При содержании марганца меньше нижнего предела образовавшийся при кристаллизации аустецит при прохождении температуры перлитового превра щения частично распадается на перлит, что приводит к неоднородной структуре и снижению абразивной износостойкости. При содержании марганца больше верхнего предела падает 50 твердость чугуна не только в питом состоянии, но и после термической обработки. Хотя это и приводит к увеличению вязкости чугуна, однако износостойкость, как основной 55 параметр, значительно снижается ввиду большого содержания остаточно го аустенита после термообработки. Высокое содержацие хрома в чугуне црицоит, в зависимости от содержация углерода, к образованию большого количества термостойких карбидов хрома с гексогоцальной решеткой, обладающих высокой стойкостью к воздействию абразивного изнашивания.При содержании хрома меньше нижнего предела образуются карбиды 1 е С и 11 езС, что непосредственно связано с уменьшением изцосостойкости, а следовательно, эксплуатационной стойкости применяемых деталей, При содержании хрома выше 20 мас.% уменьшается эвтетика на основе карбида 11 езС уступаюего по твердости и теплостойкости карбиду Ме , . Одно 7"звременно детали из чугуна с содержанием хрома более 20 мас.Х приобретает склонность к трещицообразованиюв питом состоянии.Присадка никеля и меди приводитк получению аустенитно-карбиднойструктуры высоколегированного чугунав литом состоянии. Причем за счетввода в чугун меди резко повышаетсятеплопроводность, что непосредственно приводит к снижению износа деталей, работающих при скоростном абразивном трении. Это связано с тем,что медь при кристаллизациирасплава образует твердые растворы внедрения, обеспечивая при последующей термической обработке получение оптимальной структуры с высокой износостойкостью. Эти элементы в количестве меньше нижнего предела практически це оказывает влияния на изменение исходной структуры, а следовательно, свойства чугуна.Присадка выше верхнего предела нецелесообразна, поскольку никель в количестве более 3,5 мас,Е, оказывая воздействие на стабилизацию аустенита, резко увеличивает его остаточное содержание после термической обработки, что приводит к снижению твердости и износостойкости. Иаличие более 3,0 мас,7 меди приводит к тому что она начинает выделяться в свободном состоянии, а это снижает однородность по твердости, теплопроводность и износостойкость.Присадка титана и алюминия приводит к раскислецию жидкого чугуна, образованию мелкодисперсных цитридов, улучшению свойств расплава и изменению условий кристаллизации. В итогестабилизируются свойства чугунаи повышается стойкость против тепловых воздействий, а следовательно,и износостойкость.Введение титана в количестве меньше нижнего предела приводит к образованию разветвленных дендридов первичных карбидов, способствуюших снижению абразивной стойкости деталей.Содержание этого элемента выше верхнего предела создает технологическиетрудности при получении годных отливок.Присадка алюминия меньше нижнегопредела не приводит к изменениюсвойств расплава, а выше верхнегопредела - загрязняет металл окислами,создавая дополнительные трудностив получении отливок и повышая браклитья,Комплексное легирование чугунаванадием и молибденом приводит к повышению прочности, твердости и другихмеханических свойств не только прикомнатной, но и при высоких температурах.;1 рисадка этих элементов меньшенижнего предела приводит к уменьшениюкарбидов в структуре. В результатестойкость чугуна к абразивному изнашиванию резко падает. При введении ихвыше верхнего предела (каждого в отдельности) происходит образованиетройной эвтектики (А-УС-Мо С). Причем в карбидах содержание этих элементов достигает более 50 Х, что снижаетих присутствие в твердом растворе,в результате падает износостойкость.Легирование хромистого чугунаазотом приводит к измельчению первичного зерна и повышению стойкостик воздействию высоких температур.Содержание азота меньше нижнего предела не приводит к положительному эффекту, а выше.-верхнего - оказываетотрицательное влияние на прочностные свойства ввиду образования 5 10 15 20 25 30 35 40 45 в структуре чугуна нитридов титанабольших размеров.Для изменения формы неметаллических включений, распределения ихв металлической основе и удаленияс границ зерен применяют комплексноемодифицирование лантаном, цериеми иттрием. В частности, влияниецерия сказывается на удалении израсплава кислорода и серы до минимального содержания, после которогоих воздействие на свойства расплаване сказывается. Иттрий и лантан выполняют функцию нейтрализации фосфора и демодифицирующих элементов, чтотакже сказывается на повышениисвойств расплава, Присадка этихэлементов меньше нижнего предела(каждого в отдельности) неэффективна, а выше верхнего - приводит к образованию интерметаллидов, которыепри эксплуатации детали отрицательносказываются на свойствах чугуна. Например, интерметаллиды церия, располагаясь по границам зерен, приводятк охрупчиванию детали, а следовательно, к уменьшению стойкости.Испытания по ударно-абразивнойстойкости деталей из известного ипредлагаемого чугуна проведены надробеметных барабанах,Результаты испытаний приведеныв табл. 2.Из табл, 2 видно, что чугун предлагаемого состава обладает болеевысокой ударной вязкостью, твердостьюпри температуре до 600 С и стойкостьюв условиях ударно-абразивного износа.Детали из белых высокохромистыхчугунов без термической обработкипрактически не применяются. Результаты исследований показывают, чтонатурные изделия (броневые плиты,лопасти нмпеллера и др.) из предла-.гаемого чугуна имеют значительнобольшую износостойкость, чем изизвестного.,0 62 б 6 65 63 110 Составитель Н.Шепитькоедактор В,Петраш Техред И.Попович Корректор А.фере Заказ 4 5 шская на илиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная,Ударнаявязкость,с 12 гс м/ 36/37ВНИИПИ Гпо де3035, Иоск Тираж 567сударствен ам изобрет а, 6-35, Р Подписного комитета СССРий и открытий