Износостойкий чугун

)4 С 22 С 37/1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН микротвердости по сече литых заготовок, износ термостойкости, Чугун углерод 2,5-3,5; кремн ганец 0,3-0,8; хром О, 0,15-0,5; ванадий 0,05 ний 0,05-0,25; медь О, Оэ 02-Оэ 08 ю кальций 0,0 бария 0,05-0,25; вольф никель 0,07-0,25; азот лезо - остальное, Введ чугуна карбидов бария никеля и азота обеспеч износостойкости чугуна термостойкости в 3,1-4 твердости в отливках с и 120 мм с 2680 до 310 2 табл. нию непрерывноостойкости и ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Всесоюзный заочный политехнический институт(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано припроизводстве чугунных отливок методомнепрерывного литья. Цель - повышение содержит,мас.7.;ий 1,2-2,6;мар 2-0,7; титан-О, 15; алюми 35-0,85; РЗМ3-0,07; карбидырам 0,02-0,35 р0,13-0,27; жеение в состави вольфрама,ивает повышениев 2,5-6 раз,раза и микросечением ф 300-3860 Нра, 1 1331Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов серых износостойких чугунов, применяемых для изготовления заготовокс,методом непрерывного литья.Цель изобретения - повышение микротвердости по сечению непрерывнолитых заготовок, износостойкости итермостойкости,Выбор граничных пределов компонентов обусловлен следующим образом.Содержание основных компонентов(углерод 2,5-3,5 мас, ; кремний 1,22,6 мас.и марганец 0,3-0,8 мас.7)опрецеляют из практически производства износостойких и термостойких чугунов с повышенной микротвердостью матрицы и со стабильной структурой. Приконцентрации углерода до 2,5 мас.7,кремния до 1,2 мас 7. и марганца более 0,8 мас,увеличивается количество цементита в структуре, снижаютсяее стабильность и термическая стойкость. При содержании углерода более 263,5 мас.7, кремния более 2,6 мас.имарганца менее 0,3 мас.7. увеличивается ликвация, загрязненность чугуна.неметаллическими включениями и снижается стабильность структуры и микротвердости по сечению заготовок.Содержание микролегирующих добавок(хром 0,2-0,7 мас,7 титан О, 15 - 0,5;медь 0,35-0,85;ванадий 0,05-0,15;РЗИ0,02-0,08;алюминий 0,05-0,26 мас./)определяют экспериментально и ограничиваются пределами, обеспечивающимиоднородную структуру и оптимальныепрочностные и пластические свойства,стабильную. микротвердость и повышенную теплостойкость, При более низкомих содержании прочностные и фрикционные свойства недостаточны, а при увеличении их концентрации .(выше верхних пределов) снижаются удароустой-, 4чивость, динамическая стойкость истабильность структуры, что приводитк снижению микротвердости и другихсвойств и их стабильности, Верхниепределы концентрации отбеливающих60элементов (хрома, ванадия, РЗМ) снижены, а графитизирующих повышены,Кальций вводят как эффективный модификатор, очищающий границы зеренот неметаллических включений и повышающий стабильность структуры и микротвердости.Верхний предел концентрации кальция ограничен его растворимостью в 903 2перлите, а при концентрации его0,03 мас. . модифицирующий эффект недостаточен.Введение в известный чугун карбидов бария в пределах 0,05-0,25 мас, .обеспечивает повышение дисперсностиструктуры, твердости внутри профилей,степени перлитизации металлическойосновы отливок, увеличение однородности структуры, ударостойкости, теплостойкости, износостойкости и микротвердости, что приводит к повышениюстабильности механических свойств.Содержание карбидов бария выше верхнего предела нецелесообразно, так какв этом случае в связи с малой их растворимостью увеличивается их ликвация в аустенит, что снижает однородность структуры и динамическую прочность чугуна. Введение в чугун карбидов бария в количестве ниже нижнегопредела не обеспечивает получение желаемых преимуществ по однородностиструктуры, износостойкости и теплостойкости,Введение в чугун вольфрама 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 вольфрама в количествах менее 0,02 мас.7 существенного влияния на повышение стабильности микротвердости, теплостойкости и физико-механических свойств не оказывает, а содержание вольфрама выше 0,35 мас./ нецелесообразно, так как в этом случае значительно возрастает длительность плавки чугуна и усложняется технология внепечной обработки, снижаются удароустойчивость, однород-. ность структуры и свойств.Азот в износостойкий чугун в количестве 0,13-0,27 вводят как эффективный легирующий компонент, который связывает титан, редкоземельные 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 О, 13 мас.7 не обеспечивается13319 0,02-0,08 0,03-0,07 0,35-0,85 0,05-0,25 0,02-0,35 0,07-0,25 О, 13-0,27 Остальное 45 существенное повышение микротвердостии ее стабильности по сечению непрерывно-литых слитков, заметное повышениетермической стойкости чугуна, Увели 5чение концентрации азота (более0,27 мас, ) снижает однородностьструктуры, ударную вязкость, стабильность механических свойств.Никель в заданных пределах 0,070,25 мас.способствует повышениюпластических свойств, измельчению истабилизации структуры, что обеспечивает повышение стабильности микротвердости и термической стойкости.При содержании никеля ниже 0,07 мас. стабильности структуры, микротвердости и термической стойкости не достигается, а при увеличении его содержания (более 0,25 мас, ) снижаются удароустойчивость и микротвердость.Введение в состав известного чугуна карбидов бария, вольфрама, никеляи азота в заданных соотношениях обеспечивает получение в отливках болееоднородной структуры, стабильной микротвердости, комплекс новых свойств,сочетающих в себе высокие значенияэксплуатационных свойств, динамической прочности, износостойкости и тер- З 0мической стойкости.Чугун выплавляют в индукционныхпечах, Для микролегирования чугунаиспользуют ферросплавы, Модифицирование чугуна РЗМ, карбидами бария и35алюминием производят в литейных ковшах при выпуске чугуна из печи послепродувки азотом.Температура металла перед выпускомиз электропечи для модифицирования вковш емкостью 2 т 1480-1500 С, а температура чугуна при заливке расплавав кристаллизатор установки для непрерывного литья 1410-1430 С.На установках УНГЛвытягиваюткруглые заготовки 30 и 120 мм,Механические свойства и термостойкость чугунов определяют на образцах,вырезанных из профилей30 мм. Микротвердость металлическои Основы Оп 50 03ределяют на микротвердомере ПМТ на образцах, вырезанных из заготовокф 30 и 120 мм,Химический состав исследованныхчугунов приведен в табл. 1; механические свойства, микротвердость итеплостойкость - в табл. 2,Угар РЗМ составляет 26-323, карбидов бария 12-16%. Усвоение вольфрама из ферровольфрама, присаживаемогов печь, 100%, никеля 89-933.Как видно из табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав чугуна карбидов бария, вольфрама, никеля и азота обеспечивает повышение микротвердости по сечению непрерывно-литых заготовок, износостойкости в 2,5-6 раэи термостойкости в 3, 1-4,0 раза. Формула изобретения Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, алюминий, редкоземельные элементы, кальций, медь и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения микротвердости по сечению непрерывно-литых заготовок, износостойкости и термостойкости, он дополнительно содержит карбиды бария, вольфрам, никель и азот при следующем соотношении компонентов, мас. ;Углерод 2,5-3,5Кремний 1,2-2,6Марганец 0,3-0,8Хром 0,2-0,7Ванадий О, 05-0, 15Титан 0,15-0,5Алюминий О, 05-0, 25РедкоземельныеэлементыКальцийМедьКарбиды барияВольфрамНикельАзотЖелезо1331903 Таблица Компоненты предлагаемом известном 3,5 3,2 2,5 2,3 2,6 2,8 1,2 1,2 1,0 0,8. Марганец 0,8 0,5 0,3 1,0 0,2 0,2 0,8 Хром 0,7 1,0 0,5 0,1. 0,4 Титан 0,6 0,2 0,5 О, 15 0,02 0,15 0,05 Ванадий 0,2 О, 18 0,02 Алюминий 0,3 0,05 0,27 0,1 0,25 0,01 0,5 0,85 1,2 0,35 1,05 0,1 0,12 0,25 0,05 0,28 0,03 0,05 0,03 0,3 0,07 0,10 0,02 0,1 0,02 0,05 0,09 0,08 0,01 РЗМ 0,02 0,47 0,01 0,03 0,35 ВольФрам 0,15 0,27 0,13 0,32 0,07 Азот 0,07 Никель 0,28 0,04 0,25 012 Железо ное ное ное ное ное ное Таблица 2 Свойства Предел прочности при растяжении, МПа 258 378 415 263 287 425 Динамическая прочность,Мдж/м 2 0,09 0,17 032 64 б 96 28 в центре профиля4 30 мм Углерод Кремний МедьКарбиды барияКальций Износ, мг/м 2 чМикротвердость, Н Содержание компонентов, мас,7. в составе чугуна Осталь- Остапь- Осталь- Осталь- Осталь- ОстальПоказатели для состава чугуна 11 1 1 23 4 5 0,09 0,26 0,34182,2 62,0 43 2680 3280 3360 3460 3070 2710Заказ 3771/24 Тираж 604 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 Термическая стойкостьпри нагреве до 1000 С,циклов Показатели для состава чугуна345 2430 3100 3140 3280 2890 2450 3580 3680 3700 3790 3140 3570