Чугун

 

Изобретение относится металлургии и может быть использовано Для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа. Цель изобретения - повышение износостойкости при абразивном воздействии . Предложен чугун, содержащий, мас.%: С 2,8-3,2; Si 0,25- 0,6; Мп 0,2-0,6; Сг 14-16; Си 1,0-1,7; Мо 0,7-1,5; Ti 0,2-0,5; Са 0,05- 0,2; Fe остальное. При этом отношение Си/Са равно 5-20. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна Са позволяет повысить стойкость при абразивном износе в 1,5-1,7 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (! 9) (11) (s1)s С 22 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 с4 (Ы (Я

Ql

С) (46) 15.04.92. Бюл. ¹ 14 (71) Центральный научно-исследовательский институт металлургии и материалов (72) В.И.Ясногорский, Ю.Г,Ануфриев, М.С.Зарубин и P.X.Гималетдинов (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 11558888779955, кл. С 22 С 37/10, 1988, Авторское свидетельство СССР

¹ 1008270, кл. С 22 С 37/10, 1981, Изобретение относится к машиностроению и металлургии и может быть использовано для изготовления деталей, работающих е условиях абразивного износа, совмещенного с высокими удельными давлениями изменяющихся направлений, например дроберазмольных и прокатных металлургических валков.

Цель изобретения — повышение износостойкости чугуна при абразивном воздействии.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, молибден, титан и железо, дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,8-3,2

Кремний 0,25 — 0,6

Марганец 0,2 — 0,6

Хром 14-16

Медь 1 — 1,7

Молибден 0,7 — 1,5 ур может быть использовано для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа. Цель изобретения — повышение износостойкости при абразивном воздействии. Предложен чугун, содержащий, мас. Д:

С 2,8 — 3,2; Si 0,25 — 0,6; Мп 0,2-0,6; Cr 14 — 16;

Си 1,0 — 1,7; Мо 0,7-1,5; Ti 0,2-0,5; Са 0,050,2; Fe остальное. При этом отношение

Cu/Ñà равно 5 — 20. Дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна Са позволяет повысить стойкость при абразивном износе в 1,5-1,7 раза. 2 табл.

Титан 0,2-0,5

Кальций 0,05 — 0,2

Железо Остальное

При этом отношение содержания меди к содержанию кальция составляет 5 — 20.

Предлагаемый чугун отличается от известного дополнительным легированием кальцием в количестве 0,05-0,2 мас.0/,, а также изменением предельных концентраций углерода 2,8 — 3,2 мас. и молибдена 0,7 — 1,5 мас. ф, а также исключением алюминия из состава чугуна.

Положительное влияние легирования на свойства чугуна в данном случае обусловлено его комплексным характером.

Сущность изобретения состоит в следующем. Кальций, введенный в состав чугуна в определенном отношении к меди, обладая высокой активностью, очищает границы кристаллов аустенита и усиливает диффузию меди, уменьшая ее междендритную и зональную ликвацию и повышая однородность чугуна по содержанию меди. B связи

1726550 с этим повышается однородность механических свойств изделий, обусловливая повышение износостойкости материала при абразивном воздействии, Кальций и титан, введенные в предлагаемых соотношениях, действуют не аддитивно, усиливая модифицирующее действие друг друга и обеспечивая эффективное измельчение зерна. Это наряду с повышением износостойкости чугуна усиливает его трещиноустойчивость при литье и термообработке.

Увеличение нижнего предела содержания углерода до 2,8 мас. > обуславливает увеличение количества карбидов и дополнительное легирование твердого раствора, также способствуя повышению износостойкости, и одновременно увеличивает степень эвтектичности, приближая ее к величине. близкой единице, что обеспечивает повышение трещиноустойчивости чугуна при изготовлении, например, толстостенных и крупногабаритных изделий.

Молибден, введенный в предлагаемых количествах, растворяясь в твердом растворе и в тригональных карбидах хрома, повышает сопротивление мартенситной матрицы, остаточного аустенита и карбидной фазы хрупкому разрушению в условиях абразивного износа и, кроме этого, увеличивает прокаливаемость чугуна, что, несмотря на пониженное содержание меди, позволяет получить высокие свойства по всему сечению толстостенных отливок, обеспечивая их высокую износостойкость. Введение молибдена в количестве менее 0,7 мас. ф, не обеспечивает повышения указанного комплекса свойств, а более 1,5 мас. нецелесообразно, так как не приводит к дальнейшему улучшению свойств.

Уменьшение содержания меди до пред-. лагаемых значений позволяет в присутствии кальция значительно снизить неоднородность металла по химическому составу и в результате по структуре и свойствам, что, в свою очередь, способствует повышению износостойкости при абразивном воздействии.

Пример, Для исследования были выплавлены чугуны предлагаемого и известного химических составов. Плавки проводили в индукционной печи с кислой футеровкой вместимостью 60 кг. При плавке чугуна компоненты вводили в следующей последовательности: на дно тигля загружали ферромолибден, затем штыковой чугун и стальной лом, затем феррохром. В периоде плавления печь включали на полную мощность, шихту периодически осаживали для предупреждения зависания, После расплавления шихты вводили медь, перед выпуском — ферротитан. Кальций вводили присадкой силикокальция под струю при наполнении 1/3 ковша, 5 Температура чугуна при заливке форм составляла 1380 — 1400 С, От каждой плавки в сухие песчаные формы отливали клиновидные пробы по.ГОСТ

2176-77, из которых вырезали образцы для

10 испытания на износостойкость. Закаленные на воздухе от 1050 С с последующим низким отпуском при 200 С и шлифованные образцы размером 70 х 20 х 5 мм испытывали на износостойкость по схеме Бриннеля15 Хаворта, т.е. при истирании абразивом, проходящим между вращающимися диском с резиновым ободом и испытуемым образцом, прижатым к нему под нагрузкой к нему под нагрузкой 10,0 кг. Образец при этом

20 испытывает абразивный износ микрорезанием, пропахиванием (царапанием) и полидеформационное разрушение отслоением в результате многократной пластической деформации абразивными частицами, ско25 рость скольжения абразива по образцу 2 м/с. В качестве абразива применяли квар-. цевый и корундовый песок с твердостью

10000 и 20000 МПа соответственно. Зернистость абразива 0,2 — 0,3 мм.

30 Износостойкость чугуна оценивали по

ГОСТ 23.002-78 величиной, обратной скорости изнашивания.

Химический состав чугунов приведен в табл. 1.

35 Состав 1 соответствует содержанию компонетов ниже нижнего предела, состав2 — нижнему пределу, состав 3 — среднему значению компонентов, состав 4 — верхнему пределу, состав 5 — выше верхнего, Составы

40 6-9 соответствуют среднему содержанию компонентов и отличаются отношением меди к кальцию: 6 — выше верхнего предела соотношения, 7 — по верхнему пределу соотношения, 8 — по нижнему пределу соотно45 шения, 9 — ниже нижнего, Составы 10 — 12 отвечают содержанию компонентов в известном чугуне соответственно по нижнему, среднему и верхнему пределам, Результаты проведенных сравнитель50 ных испытаний приведены в табл, 2, Из приведенных данных следует, что предлагаемый чугун обладает существенными преимуществами по сравнению с известным, 55 Введение в известный чугун кальция в указанных пределах при установленном отношении содержания меди к содержанию кальция и изменение количественного содержания других компонентов повышают износостойкость при абразивном воздейст1726550 вии в 1,5 — 1,7 раз. Наибольшее повышение этого свойства достигается при отношении содержания меди к содержанию кальция в пределах 5,0-20,0.

Исследования на трещиноустойчивость 5 указанных технологических проб показали отсутствие трещин, Проведены полупромышленные испытания изготовленных из предлагаемого чугуна валков, используемых для раскалы- 10 вания отбеленной чугунной дроби, На опытной партии валков достигнуто увеличение стойкости в 2 раза.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, 15 марганец, хром, медь, молибден, титан и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости при абразивном воздействии, он дополнительно содержит кальций при следующем соотношении компонентов, мас, :

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Медь

Молибден

Титан

Кальций

Железо причем отношение

Со е жание элементов, мас

Состав чугуна

Си

Cr Мо Са

12 5 041 0 04

Мп

П редлагаемый 1

0,16

Остал ь

0,8

2,65 0,15 0,2 ное

То же

0,05

0,11

0,2

0,25

0,08

0,07

0,2

0,25

° !

Н

0,49

0,73

1,1

Н

Таблица 2

2

4

6

8

Известный 10

11

2,8

3,0

3,2

3;35

3,02

3,01

3,03

3,05

2,23

2,6

3,05

0,2

0,4

0,6

0,75

0,43

0,41

0,4

0,42

0,48

0,65

0,78

0,25

0,41

0,6

0,68

0,39

0,45

0,42

0,4

0,51

0,63

0,81

14,0

15,2

16,0

17,5

14,8

15,0

14,3

15,1

13,8

15,2

16,3

0,7

1,15

1,5

1,72

1,1

1,16

1,12

1,17

1,18

0,41

0,58

0,2

0,38

0,5

0,65

0,33

0,36

0,35

0,32

0,32

0,43

0,52

2,8-3,2

0,25 — 0,6

0,2-0,6

14-16

1-1,7

0,7 — 1,5

0,2-0,5

0,05-0,2

Остальное

Cu/Ñà равно 5 — 20

Таблица 1

1,01,38

1,7

1,93

1,7

1,5

1,0

1,0

1,5

1,78

2,0