Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ц 51) С 22 С 37/ ССР РЫТИ ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИ ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ачурин, М.М,Агеевлем литья АН содержащийарганец, хром,миний, кальций,отличаююф(71) Институт пробУкраинской ССР(56) 1. Жуков А.А. и др. Отливки изжелезоуглеродистых сплавов легированных ванадием; Обзор "Технологиялитейного производства", МИНИМАШ,1979, с. 37.2, Авторское свидетельство СССРФ 876763, кл, С 22 С 37/10, 1982.(54)(57) 1. ЧУГУН,углерод, кремний, мникель ванадий, алюмедь, азот и железо ЯО 1049557 А щ и й с я тем, что, с целью повыше- ния износостойкости, ударостойкости и уменьшения остаточных напряжений в наплавленном слое, он диполнительно содержит молибден, при следующем сротношении компонентов, вес.Ъ:Углерод 1,6-3,65 Кремний 0,6-2, 2 Марганец 8,5-14,0 Хром 0;05-0,6 Никель 0,05-0,8 Ванадий 0,08-0,65 Алюминий 0,1-1,20 Кальций 0,02-0,15 Медь 0,05-0,40 Азот 0,01-0,1 Молибден 0,06-0,75 Железо Остальное 2, Чугун по и. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что он дополнительно содержит 0,04-0,08 магния и 0,03- 0,06 редкоземельных металлов цериевой или иттриевой группы.дание в сплаве карбидной фазы ивыпадение графитовых включений, обес-печивающих повышение износостойкости и уменьшение уровня остаточныхнапряжений в наплавляемом слое.Минимальное содержание углерода,обеспечивающее выпадение карбиднойфазы, превьппает 1,65, При увеличении содержания углерода больше3,65 в микроструктуре получается10 повышенное количество граФитовыхвключений, что приводит к снижениюпрочностных и эксплуатационныхсвойств сплава,Ввод в состав сплава кремния спо"15 собствует выделению графита в свободном состоянии и позволяет снизитьуровень остаточных напряжений, Присодержании кремния меньше 0,6 свободный графит не выделяется, что0. повьпаает уровень напряжений в наплавленном слое сплава, При Повьппении,содержания кремния больше 2,2наблюдается повышенное выделениеструктурно свободного графита, чтопривоцит к снижению свойств сплава.Хром способствует повышению количества карбидной Фазы и повышаетизносостойкость сплава, Положительное влияние хрома на микроструктуРу,и свойства сплава проявляется приего содержании в сплаве в количествах, превышающих 0,05, Приувеличении содержания хрома доколичеств, превышающих 0,6 карбидыначинают выделяться в виде сетки35 ледебурита, что повышает хрупкостьсплава,Ввод в состав сплава никеляповьпаает прочностные свойства металлической матрицы сплава, Положитель 4 О ное влияние никеля проявляется приего содержании в сплаве в количествах, превышающих 0,05. При повышении содержания никеля больше 0,8наблюдается значительное упрочнениеаустенитного зерна сплава и приударных нагрузках наблюдается незначительный наклеп и измельчениеаустенитных зерен, что приводит кснижению износостойкости и эксплуатационных свойств сплава,5 О Ванадий в сплаве. приводит к образованию мелкодисперсных карбидныхвключений, повышению микротвердостикарбидов и увеличению износостойкости сплава, Влияние ванадия на. микро 55 структуру и свойства сплава начинаетпроявляться при его содержании всплаве в количествах превышающих0,08, При увеличении содержанияванадия до количеств, превышающих0,65, дальнейшее повышение свойствсплава наблюдается слабо. Изобретение относится к металлур-гии, в частности к разработке сортовчугуна, используемого для наплавкизубьев экскаваторовИзвестен чугун, содержащий,вес,: углерод 2,2-3,0; кремний 0,61,8, марганец 10-14,0, хром 0,.2-0,.5,никель 0,2-0,5,1 ванадий 0,2-0,35 ижелезо остальное 1 .Однако этот чугун имеет в литомсостоянии крупное аустенитное зернои большие размеры графитовых включений, что приводит к получению низкойизносостойкости и ударостойкостисплава и повышенному уровню остаточных напряжений в наплавленном слое.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является чугунследующего состава, вес,: углерод3,2-3,8; кремний 1,5-2,0; марганец0,3-0,7; хром 0,1-0,3, никель 0,10,5; ванадий 0,05-0,2, алюминий0,1-0,5; кальций 0,01-0,1, медь0,1-0,5; азот 0006-0,025 и железоостальное 23.Однако известный чугун имеет низкие износостойкость и удаоостойкость, а также высокие остаточныенапряжения в наплавленном слое,Цель изобретения - повышениеизносостойкости, ударостойкости иуменьшение остаточных напряжений внаплавленном слое,Поставленная цель достигаетсятем, что чугун содержащий углерод,кремний, марганец, хром, никель,ванадий, алюминий, кальций, медь,азот и железо, дополнительно содержит молибден, при следующем соотношении компонентов, вес,:Углерод 1,6-3,65Кремний 0,6-2,2Марганец 8,5-14,0Хром 0,05-0,6Никель 0,05-0,8Ванадий 0 08-0,65Алюми ний 1,1-1,2Кальций 0,02-015Медь 0,05-0,4Азот 0,01-0,1Молибден 0,06-0,75Железо ОстальноеПри этом чугун может дополнительно содержать 0,04-0,08 магния и0,03-0,06 редкоземельных металловРЗМ) цериевой или иттриевой группы.Марганец в состав сплава вводитсяс целью получения аустенитной микроструктУры сплава, Аустенизация микроструктуры обеспечивается при содер.жании марганца в количествах, превышающих 8,5. При увеличении содержания больше 14,0 дальнейшего улучшения микроструктуры и повышениясвойств сплава не наблюдается.При оптимальном содержании углерода в сплаве обеспечивается образоВвод в состав сплава алюминия позволяет регулировать получение оптимальных количеств карбидов и структурно свободных графитовых вклв 1049557чений. При содержании алюминия меньше 0,1 его влияние на микроструктуру сплава проявляется слабо. Приувеличении содержания алюминия больше 1,2 наблюдается значительноеуменьшение количества карбидной фазыи появляются окисные пленки алюминия,что приводит к снижению прочностныхи эксплуатационных свойств плава.Ввод в состав сплава кальцияобусловлен его модифицирующим дейст Овием, определяющим улучшение формыграфитовых включений и уменьшениезерен аустенина металлической основысплава Модифицирующее действие кальция начинает проявляться при его 15содержании в сплаве в количествах,превышающих 0,02. Верхний пределпо содержанию кальция определяетсяего растворимостью в: данном сплаве.Поэтому получить содержание в сплавекальция больше 0,15 практическиневозможно.Медь вводится в состав сплава дляповышения его жидкотекучести. Оптимальное содержание меди находитсяв пределах 0,05-0,4. При содержаниив сплаве меди в кбличествах меньше0,05 ее влияние на жидкотекучестьсплава проявляется слабо. При повышении содержания меди больше 0,4 набюдодается ликвидация меди по грани Оцам аустенитного зерна и уменьшаетсяударостойкость сплава,Ввод в состав сплава азота повышает аустенизацию микроструктуры,значительно измельчает аустенитноезерно и резко повышает ударостойкость сплава. Микролегирование сплаваазотом дает положительные результатыпо улучшению микроструктуры и свойства сплава при содержании азотабольше О,01. Получить в сплаве содер-жание азота больше 0,1 представляетзначительные трудности вследствиесодержания в сплаве большого количества углерода и легирующих компонентов.Поэтому содержание азота ограничивают 0,1,Молибден повышает прочностные свойства сплава. Повышение твердости аустенитных зерен и прочности сплава 50 наблюдается при содержании молибдена больше 0,02. При увеличении содержания молибдена больше 0,75 аустенитные зерна достигают такой прочности, что плохо наклепываются, а это у приводит к снижению износостойкости сплава. Ввод в сплав молибдена способствует уменьшению уровня напряжений в наплавленном слое,Магний вводится в состав сплава сцелью улучшения Формы графитовь.хвключений. Благоприятное влияниемагния на форму графита проявляетсяпри его содержании в сплаве в количествах больше 0,04, При увеличениисодержания магния больше 0,08 набтподается ухудшение формы карбидныхвключений и снижается ударостойкостьсплава,Ввод в состав сплава РЗМ цериевойили иттриевой группы позволяет уменьшить размеры аустенитного зерна икарбидной фазы, повысить дисперсностьч улучшить форму графитовых включений. Ощутимое влияние РЗМ на микроструктуру сплава проявляется при егосодержании больше 0,03, При увеличении содержания РЗМ больше 0,06.уменьшается его влияние на повышениедисперсности, карбидной Фазы и графитовых включений.Плавку исследуемых сплавов проводили в индукционной печи ИСТиэлектродуговой печи ДСП,5. В качестве шихтовых материалов использовали отходы и возврат стали Г 13 Л,Ферросплавы, гранулированный никель,катодную медь и необходимые модификаторы.Химические составы известногои предлагаемого чугунов приведены втабл. 1, свойства чугунов приведеныв табл. 2.Как видно из табл, 2, чугун предлагаемого состава имеет повышенныеизносостойкость и ударостойкость, атак,; уменьшенные остаточные напряжения в наплавленном слое.Уменьшаются в 1,2-1,45 раза величина графитовых включений, в 1,3-1,8раза величина зерен аустенита иувеличиваются количествои микротвердость карбидных включений. Исследование переходной зоны в наплавленныхзубьях и исследование работоспособности зубьев на карьере показалоих высокое качество,Использование изобретения обеспечивает повышение прочностных свойств,износсстойкости,. ударостойкости,уменьшение урозня остаточных напряжений и сокращение расхода сплавана восстановление зубьев экскаватора,одо :.0 ст их веса.Зкономический эффект составит267-324 руб. на 1 т деталей-зубьевэкскаватора.С Сй СЧ Ос ь Ю с гм о с 3 Г й СО СЧ СЧсУ СЧ О 1 съ с ю о сР 3 о о Ъ с о о Гф СОос см мс 1 см1Ю 1 б6 оо О х СЧ СО Ю СС 3 со СО сй с с СЧ СО СО СС 3. о с о о,Продолжение табл. 2 Свойства Чугун Предел текучести,мПа Пределпрочностипри растяжении,мПа Модуль упругости(количество ударов до образованиятрещин) Величинаостаточнык напряжений внаплавленном слое,мПа Характеристика графитовых включений Предел прочности при растяжении, мПа 25,3-26,1 25,7-26,6 753-758 748-756 773-786 784-797 564-581 558-561 595-619 593-627 10850 11100 16600 16600 16650 :1 б 700 1,62 1,59 - . 1,64 . 167 Граз 180 Граэ 180 - Граэ 25 Граэ 15 Граэ 25 738-741 731-737 773-749 760-763 741-775 698-729 537-546 532-541 581-588 576-583 578-586 541-55710 49557 10 Свойства 78 Твердость НВ 10 Па кгс/мм 250 250 250 250 253 250 Модуль упруго сти10 Пакгс/мм 16450 16400 16500 16550 16500 16350 150 148 1 юб 0 1,51 1,56 486 481 526 512 483 68 61 76 72 70 Граз 25 Граэ 25 Граэ 15 Составитель Н, КосторнойРедактор Г, Безвершенко Техред Т.фанта Корректор Л Патай Заказ 8363/28 Тираж 627 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035 Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4 Относительная иэносостой- кость Ударостойкостьколичество ударов до образования трещин Величинаостаточных напряжений внаправленном слое,мПа Характеристика графитовых включений Чугун910