Чугун

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ4

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4940534/02 (22) 24.04,91 (46) 15.01,93. Бюл, М 2 (71) Физико-технический институт АН БССР (72) Л, Р.Дудецкая, Г,П. Горецкий, О,Н,Арефьева и С,В.Гарбуз (56) Заявка N 59-20453, Япония, кл, С 2 С 38/50, С 21 0 6/00, 02.02.94, Авторское свидетельства ЧССР

N 225563, кл, С 21 0 5/00, 15.02.84.

- Авторское свидетельство СССР

N922171,,кл. С 22 С 37/10, 1982. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию износостойких чугулов, способных подвергаться интенсивноИзобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве изделий из высокохромистого чугуна (грунтовых насосов, горного и металлургического оборудования), подвергающихся интенсивному абразивному износу.

Наиболее известным материалом для изделий, работающих в условиях интенсивного износа. является чугун ИЧ280Х28Н2, имеющий следующий химический состав, мас.%:

С 2,7 — 3,0; Si 0,7-1,4; Мп 0,5-0,8; Cr 28,030,0; Ni 1,5 — 3,0; S до 0,08; P до 0,1. Коэффициент относительной износостойкости (по отношению к закаленной стали 45) l,6; твердость в литом состоянии 51-50 HRC (ГОСТ

1 1 849-76).

Недостатком указанного чугуна является повышенная хрупкость и низкая обрабатываемость в литом состоянии, „„. Ж„„1788072 А1

2 му абразивному износу,и может быть использовано при производстве грунтовых насосов, горного и металлургического оборудования. Предложен иэносОстойкий чугун для деталей, работающих в условиях особо интенсивного абразивного износа, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, титан, цирконий и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%; углерод 2,8 — 3 2; кремний

0,7-1,4; марганец 0.5-0,8; хром 28,0 — 30,0, никель 1,2-1,8; титан 0,10-0,18; алюминий

1,0-2,0; цирконий 0,05-0,15; железо остальное, сера и фосфор в обычных пределах, Введение Zr позволяет улучшить обрабаты ваемость чугуна в литом состоянии и повысить износостойкость. 1 табл. обусловленные присутствием в структуре заэвтектических карбидов хрома М7Сз. С целью улучшения обрабатываемости чугуны а этого типа подвергают отжигу, при котором происходит частичная сфероидизация кар- р бидов хрома. Однако при этом значительно снижается износостойкость, Обрабатываемость белого высокохромистого чугуна типа ИЧ280Х28Н2 в литом 4 состоянии без значительного снижения иэ- ЬЭ носостойкости может быть улучшена за счет изменения формы карбидов. устранения транскристаллитной структуры, а также уменьшения устойчивости аустенита с целью предотвращения фазового наклепа при резании.

Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа к заявляемому составу, является чугун следующего химического состава, мас. :, 3 1788072 . 4

С 2,8-3,2; Sl 0,7 — 1,4 ;Мп 0,5-0,8; Сг28;0- При легировакии чугуна алюминием в

34,0; Nl 1,2 — 1,8; Al 0,2 — 0,5; Ti 0.2-0,6, N 0,05- количестве 1,0-2,0% происходит изменение

0,10; Fe — остальное. Коэффициент . строения эвтектической составляющей. относительной износостойкости до 2;5,-" Включения карбидов становятся более октвердость в литом состоянии 51-61 HRC. 5 руглыми и разобщенными, B то же время

Присутствие в составе чугуна титана в снйжается устойчивость аустенита и его соколичестве до 0,6 мас.% приводит к устра- противление фазовому наклепу. Содержанения заэвтекти4еских карбидов хрома и ние в чугуне ал юминия менее 1,0 мас,% образованию изолированйых включений -. ; -..суЩественно не влияет на устойчивость аускарбида титана. НедостаФком данного спла- 10 тенита. Аусат енит значительно упрочняется ва является грубокрйСталлическое строе- при пластической деформации вблизи зоны ние, а также пониженные литейные резания, образуя мартенсит деформации, свойства; обусловленные присутствием ти- что резко отрицательно влияет на обрабатытана.,, ваемость чугуна. Содержание в чугуне более

Целью изобретения является улучше- 15 2,0 мас.% алюминия приводит к образование обрабатываемости и повышение изно- нию структурно свободного феррита, а это состойкости высокохромистого чугуна в значительно снижает твердость и отрицалитом состоянии., . .: .: "" . " " тельно сказывается на износостойкости.

Поставленная цель достигается тем, что Уменьшение верхнего предела конценчугун, содержащий углерод, кремний, мар- 20 трации хрома в чугуне по сравнению с проганец, хром, никель, алюминий,"титай,"желе- тотййом связано с тем, что при содержании зо,дополнительно содержит цирконий при этого элемента выше 30,0 мас.% в структуре следующем соотношении компонентов, появляются крупные выделения первичного мас.%: ., . . карбида МтСз. Обрабатываемость при этом

Углерод 2,8 — 3,2 25 ухудшается.

Кремний 0,7-1,4, . ° Пример. Для определения преиму. Марганец . 0,5-0,8 - " ществ предлагаемого чугуна по сравнению .. Хром . 28,0-30.0 с прототипом в индукционной печи МГП-102

Никель - 1,2-1,8 были выплавлены соответствующие сплавы, Титан . 0,10-0, 8; 30 В качестве шихтовых материалов использоАлюминий 1,0-2,0 вали передельный чугун (4,2% углерода), Цирконий,, 0,05-0,15 ферросплавы (ферромарганец, ферросилиЖелезо Остальное ций, ферротитан, феррохром, ферросиликоДля достижения поставленной цели (хо- цирконий ГОСТ 4761-80, 4755-80, 4755-80, рошей обрабатываемости при высокой иэ- 35 1415-78, 4757-79), чистые металлы (А! 99,95, носостойкости) необходимо изменить два Ni 100%), Температура расплава перед выосновных компонента структуры — карбиды пуском из печи составляла 1420 С, темпера и основу. :.. .., тура заливки 1380 С..

Присутствие"в чугуне карбидообразую- Твердость измеряли на приборе Роксщего элемента титана в пределах 0,10-0,18 40 велл типа ТК-2М, Испытания чугунов на измас,% приводит к образованию обособлен- нос проводили в лабораторных условиях на ных выделений его coOGTBGHHblx карбидов и исйытательном стенде конструкции инстиуменьшению количества выделений заэв- тута "ВНИИгидротрубопровод". Абразивсо,тектического карбйда МтСз. При содержа- держащей средой служила водопесчаная нии тйтана менее 0,10% его влияние на 45 смесь, содержащая кварцевый песок (25

; карбидную фазу незначительно. При кон- мас.%). Скорость перемещения смеси 10 центрации титана более 0,18 мас.% ухудша- м/с, время эксперимента 50 ч. При опредеются литейные свойства жидкого металла, лении относительной износостойкости за прежде всего жидкотекучесть, - единицу принимали износостойкость обДля устранения транскристаллитной 50 разцов, изготовленных из чугуна-прототи структуры и увеличения вязкости матрицы в "" па . состав чугуна вводится цирконий. Содержа- Обрабатываемость определяли метание циркония в количестве 0,05-0,15 мас,% " дом торцевого точения на токарном станке полностью устраняет зону столбчатых кри- резцом с пластинкой иэ твердого сплава сталлов. Недостаточное количество цирко- 55 ВК6М и оценивали по скорости резания при йия в металле не может обеспечить часовойстойкости резца,глубине резания2 необходимый уровень вязкости. Содержа- мм и подаче 0,29 мм/об. ниецирконияболее0,15мас,%,неоказывая . Химический состав опытных сплавов и эффективного влияния на структуру, приво- результаты испытаний приведены в таблидит к удорожания сплава, це.

1788072

Скорость реэанил, м /мин

Относи тельнал иэносо" стойкость твер дость няс

УсловСо е жанне вво имых элементов. мас.

Наименование объекта ный номер

Zr

Si

Cr т1 з,о

2,6

2,8 з,о з,г

З.з

8.0

11,5

14.0

16.2

14,5

9,4

1,О

1,З

t,6

1,8

1.5

1,1

54,О

49.5

4т,о

46,5

45,5

43,0

О.025

1,5

1.О

1,2

1,5

1,8

2,0

0,35

0,8

1,0

1,5 г,о г.г

0,4

О,О8

010 о,м

0,18 о,го

З1,0

27,0

28,0

29,0 зо.о

З1.О

1,05

0,35 от

1,05

1,4

1,6

0.65 о,а

0.5

О.6S

0,8

1,О

1 г

4

Прототип

Предлагаемый чугун о.оз

îos

0,15

0.18

Составитель Л.Дудецкая

Техред М;Моргентал Корректор И.Шмакова

Редактор,Заказ 52 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР . 113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминия и железо, от л и ч а ю шийся тем, что, с целью улучшения обрабатываемости в ли. том состоянии и повышения износостойкости. он дополнительно содержит цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

5 Никель

Титан

Алюминий.

Цирконий

Железо

2,8-3,2

0,7-1,4

0,5-0,8

28-30

1,2-1,8

0,10-0,18

1-2

0,05 — О, 15

Остальное