Износостойкий чугун

ческ нный относитса именнокоуглерод изыскастых сплаабл ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ ОПИСАНИЕ АВТОРСКОМУ С,Трибушевский088,8)йка Л. Легировационный материал1978, с,90-91.етельство СССР22 С 37/06, 198КИИ ЧУГУН вов железа. Целью изобретения является снижение склонности чугуна к пленообразованию, повьппение жидкотеку-чести, абразивной и гидроабразивнойстойкости при работе в щелочных средах, содержащих кремнезем, Предлагаемый чугун имеет следующий состав,мас.7.: углерод 3,0-3,5; кремний 1,53,0; марганец О, 1-0,8; сера 0,060,08; сурьма 0,05-0,8; молибден 0,10,5; хром 0,03-0,6; бор 0,08-0,2;азот 0,02-0,2; фосфор 0,1-0,8; железо - остальное, Чугун такого состава может быть использован при изготовлении деталей арматуры, перекачивающей агрессивные среды, содержащие частицы абразивного материала, 1339160Изобретение относится к литейномупроизводству, а именно к составамвысокоуглеродистых сплавов железа,и может быть использовано при производстве отливок, работающих в условиях абразивного и гидроабразивного износа в щелочных средах, содержащихчастицы абразивного материала,Цель изобретения - снижение склонности чугуна к пленообразованию,повьппение жидкотекучести, абразивной игидроабразивной стойкости отливокпри работе в щелочных средах, содержащих кремнезем.Чугун предлагаемого состава содержит, мас.Х:Углерод 3,0-3,5Кремний 1,5-3,0Марганец 0,10-0,8Сера 0,06-0,08Сурьма 005-0,8Молибден 0,1-0,5Хром 0,03-0,6Бор 0,08-0,2Фосфор О, 1-0,8Азот 0,02-0,20Железо ОстальноеПределы содержания компонентовустановлены, исходя из получения наиболее благоприятного сочетанияструктуры литейных, механических ислужебных характеристик сплава.Нижний предел по содержанию углерода и кремния (3,0 и 1,5 мас.7) вьгзван необходимостью получения перлитной металлической матрицы и удовлетворительными технологическими свойствами, в первую очередь жидкотекучестью расплава. Верхний предел посодержанию углерода и кремния 3,5 и3,0 мас,Х соответственно каждогоэлемента ограничен получением вструктуре ферритной составляющей неболее 57,Пределы содержания марганца (0,100,8 мас.Х), бора (0,08-0,2 мас,7) имолибдена (0,1-0,5 мас,Х) выбираютэкспериментально, исходя из условиямаксимального упрочнения металлической основы чугуна за счет измельчения графитных включений, стабилизации перлита, увеличения его дисперсности и микротвердости. Содержаниемарганца, бора и молибдена ниже нижнего предела приводит к резкому понижению прочностных характеристик,а выше верхнего предела экономически нецелесообразно, Хром в составе чугуна приводит кобразованию ледебурита, что значительно повышает твердость материала.Нижний предел содержания хрома(0,03 мас.7) ограничен эффектом повышения твердости, верхний (1,Омас.7)обусловлен снижением жидкотекучестии увеличением склонности чугуна кпленообразованию.Сурьма является перлитизаторомметаллической основы чугуна. Присутствуя в сплаве и способствуя переохлаждению расплава, изменяет форму иразмеры графита. Общее число включений графита с добавкой сурьмы увеличивается, что благоприятно сказывается на повышении износостойкости чугуна. Верхний предел содержания сурьмы(0,2 мас .7.) ограничен малым ростомперлитизирующего эффекта, нижний(0,05 мас.Х) обусловлен достижениемтребуемой точности,Фосфор существенно повышает жидкотекучесть высокоуглеродистых сплавов.Кроме того, в присутствии сурьмы фосфор в чугуне образует сложную фосфидно-сурьмянистую эвтектику, обладающуюбольшей твердостью (Н730 кг/мм)по сравнению с обычной фосфидной(Н580 кг/мм), Добавка фосфора измельчает эвтектическое зерно, а фосфидно-сурьмянистая эвтектика, располагаясь по границам зерен в виде разорванной сетки, вследствие большойтвердости повышает абразивную и гидроабразивную стойкость чугуна. Верхний предел содержания фосфора(0,8 мас,Х) ограничен достижениеммаксимума твердости сплава, нижнийпредел (0,1 мас.7) установлен из-заснижения жидкотекучести чугуна,10 15 20 25 30 35 40 При введении азота в чугун, он существенно измельчает эвтектическое зерно, что сказывается на повышении механических свойств чугуна. Повьппение износостойкости за счет дополни 45 тельного микролегирования чугуна азо 50 том объясняется образованием дисперсных нитридов бора, равномерно распределенных в объеме металлической основы чугуна. При содержании азота до 0,02 мас,7. его влияние сказывается55 незначительно, а при повышении его концентрации (более 0,2 мас,7.) снижается износостойкость за счет огрубления нитридных включений, уменьшается жидкотекучесть. Оптимальное соот3 1339160ношение азота и бора в чугуне 1:1,3;фосфора и сурьмы 1:1.мП р и м е р. 11 ля проведения срав- кнительных испытаний известного и С предлагаемого составов чугуна выплавляют шесть составов чугуна - известный на среднем уровне и предлагаемый на нижнем, среднем и верхнем, а также ниже нижнего и выше верхнего уровней содержания компонентов в сплаве.Содержание компонентов в исследуемых сплавах приведено в табл. 1.Чугун плавят в индукционной печи с кислой футеровкой с использованием в шихте стального лома и передельных литейных чугунов. Для получения необходимого состава чугуна используют ферросплавы кремния, молибдена, бора, хрома, сернистое железо.Образцы для испытаний заливают в сухую земельную форму. Перед заливо кой в жидкий расплав при 1450 С вводят кристаллическую сурьму Су 2 и электротермический азотированный марганец. Цихту для получения чугуна необходимого состава расчитывают, исходя иэ усвоения кремния, сурьмы, марганца и азота на уровне 85-907, а молибдена, бора и хрома 70-807Испытания на абразивный износ проводят на машине трения путем относительного перемещения наждачной шкурки по поверхности образца со скоростью 0,5 м/мин при относительном давлении 0,8 кгс/см .Испытания на гидроабразивный износ проводят на установке, в которой образец совершает вращательное движение по окружности диаметром 300 мм в жидкой ваннеОснову жидкой ванны составляет 457-ный раствор щелочи КОН с добавками кварцевого песка, отмытого от глинистой составляющей, дисперсностью 800 мкм в количестве 200 г/л раствора. Жидкотекучесть сплава измеряютетодом вакуумного всасывания вварцевую трубку диаметром 2,6 мм.5клонность чугуна к пленообразова нию оценивают визуально как отношение площади плен к полной поверхности излома.Приведенные в табл. 2 абразивныйи гидроабразивный износ чугуна в щелочной среде, содержащей кварцевыйпесок, а также показатели твердостии линейных характеристик показывают,что дополнительный ввод в состав чу гуна фосфора и азота существенно повышает износостойкость и жидкотекучесть чугуна, а также снижает склонность чугуна к пленообразованию,Состав чугуна проходит лабораторные испытания и применяется для изготовления корпусов насосов агрегатадля химической очистки отливок, полученных в оболочковые формы..Формула изобретения 25 Износостойкий чугун, содержащийуглерод, кремний, марганец, серу,сурьму, молибден, хром, бор и железо,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, сцелью снижения склонности чугуна к ЗО пленообразованию, повышения жидкотекучести, абразивной и гидроабразивной стойкости в щелочных средах,содержащих кремнезем, он дополнительно содержит азот и фосфор при следу ющем соотношении компонентов, мас.7:Углерод 3,0-3,5Кремний 1,5-3,0Марганец 0,1-0,8Сера 0,06-0,08 40 Сурьма 0,05-0,8Молибден 0,1-0,5Хром 0,03-0,6Бор 0,08-0,2Азот 0,02-0,2 45 Фосфор О, 1-0,8Железо Остальное1 Гц Сь О СЧльл- СЧ с" м ц о сч д ьО СО ль л л л м м С 4оФ Ф ох х х Юльх х х х Эх ц х э х с хФ АРЛ О СО СОа МХ 1 1 п ф Я ь 1 Ф - Сь 4 М Ф в1339160 Таблица 2 Количество плен,Уровень содержания комОтносительный износ ЖидкоСплав идроабонентов вны 31,00 Выше верхне го 47 ставитель А.Бармыковхред Л. Сердюкова Корректор В. Гирняк дактор Н, Гуньк Заказ 4187/19 исноеССР комитета Соткрытийшская наб д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4 Твердость,НВ Тираж 604НИИПИ Государственного по делам изобретений и 3035, Москва, Ж, Ра текучесть,мм