Износостойкий чугун
Изобретение относится к металлургии, а именно к износостойким чугунам для работы в условиях абразивного износа. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,1-3,3; кремний 0,3-1,0; марганец 0,6-1,4; хром 18,1-26,5; кобальт 0,35-1,35; иттрий 0,03-0,12; фосфор 0,02-0,09; титан 0,4-1,2; церий 0,03-0,07; ванадий или вольфрам 1,15-2,18 и остальное - железо. Эксплуатационная стойкость чугуна - 1080-1220 ч. 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (si)s С 22 С 37/10
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ
ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1,15 — 2,18
O,03 — 0,07
Остальное (21) 4946250/02 (22) 17.06 .91 (46) 23.03.93. Бюл. ¹ 11 (71) Производственное объединение мГомсельмаш" (72) M.È. Карпенко, С.М. Бадюкова, А,M. Былинский, О,Н. Руднев и Т,И, Соленова (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 821523, кл. С 22 С 37/06, 1981.
Изобретение относится к металлургии, в частности к износостойким чугунам для отливок, работающих в условиях ударно-абразивного изнашивания.
Цель изобретения — повышение эксплуатационной стойкости.
Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, фосфор, иттрий и железо, дополнительно содержит кобальт, титан, церий и ванадий или вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас. :
Углерод 2,1-3,3
Кремний 0,3-1,0
Марганец 0,6 — 1,4
Хром 18,1 — 26,5
Кобальт 0,35 — 1,35
Иттрий 0,03 — 0,12
Фосфор 0,02-0,09
Титан 0,40 — 1,20
Ванадий или вольфрам
Церий
Железо
„„5U „„18О3458 А1
4 (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к износостойким чугунам для работы в условиях абразивного износа. Чугун содержит, мас.%; углерод 2,1 — 3,3; кремний
0,3-1,0; марганец 0,6-1,4; хром 18,1 — 26,5: кобальт 0,35 — 1,35; иттрий 0,03-0,12; фосфор
0,02 — 0,09; титан 0,4 — 1.2; церий 0,03 — 0,07; ванадий или вольфрам 1,15-2,18 и остальное — железо. Эксплуатационная стойкость чугуна —. 1080-1220 ч, 2 табл.
Дополнительное введение титана обусловлено его высокой химической и микроле- (/) гирующей способностью, повышением сопротивляемости абразивному износу и эксплуатационной стойкости. Микролегирующее влияние титана начинает сказываться с концентрации 0,4 мас.%. При увеличений концентрации титана более 1,2 мас,% повышается концентрация неметаллических Q0 включений по границам зерен и снижаются С) эксплуатационные свойства. - ()
Металл из группы, содержащей ванадий ф„ и вольфрам, легирует металлическую осно- у ву, повышает твердость и износостойкость чугуна, что обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости. При содержании ваивдив или вольфрама до 1.15 мас % твардость, износостойкость и эксплуатационная стойкость чугуна недостаточны. Верхний предел их содержания обусловлен снижением ударной вязкости, предела выносливости и стабильности эксплуатационной стойкости.
Введение кобальта легирует матрицу, упрочняет. ее и повышает механические и
1803458 эксплуатационн ые свойства. Уп рочнение матрицы и повышение эксплуатационной стойкости недостаточны при концентрации кобальта до 0.35 мас., При концентрации кобальта более 1,35 мас,% снижается однородность структуры и стабильность эксплуатационных свойств.
Введение церия обусловлено высокой модифицирующей способностью, повышением фактора формы неметаллических вкл ючений и структурных составляющих, что способствует повышению эксплуатационных свойств, При концентрации церия до
0,03 мас. модифицирующий эффект недостаточен. Верхний предел концентрации церия обусловлен увеличением угара, концентрации неметаллических включений и снижением эксплуатационных свойств, Введение 0,6 — 14 мас.% марганца повышает дисперсность структуры, улучшает технологические и эксплуатационные свойства. При концентрации марганца до 0,6 мас. дисперсность структуры и эксплуатационные свойства недостаточны, При концентрации марганца более 1,4 мас. ухудшается стабильность структуры и эксплуатационных свойств, Концентрация иттрия в предложенном чугуне снижена до 0,03 — 0,12 мас,, т.к, при более высоких его концентрациях увеличивается угар и снижаются однородность структуры и эксплуатационных свойств, Содержание углерода из — за его высокой грэфитизирующей способности снижение до
2,1 — 3,3 мас., а кремния — до 0,3 — 1,0 мас., При концентрации кремния более 1,0 мас.% снижаются механические и эксплуатационные свойства чугуна. При снижении содержания углерода и кремния менее нижних . пределов ухудшаются технологические свойства и стабильность эксплуатационной
СТОЙКОСТИ.
Фосфор в количестве 0,02 — 0,09 мас, увеличивает твердость металлической основы и способствует повышению износостойкости и эксплуатационной стойкости, . однако при увеличении его содержания более 0,09 мас, снижаются однородность структуры и стабильность эксплуатационных свойств.
Хром является основным легирующим компонентом, обеспечивающим необходимое упрочнение матрицы, высокие характеристики твердости, износостойкости и эксплуатационной стойкости. При содержании хрома до 18,1 мас, в структуре недостаточная концентрация карбидов и низкая стойкость в условиях абразивного износа.
При повышении содержания его более 26,5 мас. укрупняются карбиды и снижаются
40 Формула изобретения . Износостойкий чугун, содержащийуглерод, кремний, марганец, хром, фосфор, иттрий и железо, отличающийся тем, что, . с целью повышения эксплуатационной
45 стойкости, он дополнительно содержит кобальт, титан, церий и ванадий или вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас. :
Углерод 2,1-3,3;
50 Кремний . 0,3-1,0;
Марганец 0,6-1,4;
Хром 18,1-26,5;
Кобальт 0,35-1,35;
Иттрий . 0,03-0,12;
55 Фосфор 0,02-0,09;
Титан 0,40 — 1,20;
Ванадий или вольфрам
Церий
Железо
1,15 — 2,18;
0,03 — 0,07;
Остальное пластические и эксплуатационные свойства.
Пример, Плавки износостойких чугунов проводят дуплекс-процессом вагранка-индукционная печь; В качестве шихтовых материалов используют литейные чугуны, высокоуглеродистый феррохром, феррованадий Вд2, ферровольфрам ФВ2, стальной лом, ферромарганец, ферротитан ФТи1, кобальт К2, ферроцерий ЦеМ-1 и металлический иттрий Ит-2. Ферроцерий, металлический иттрий и ферротитан вводят при выпуске расплава из электропечи в ковш. Заливку чугуна производят в сухие
"5 жидкостекольные формы.
В табл. 1 приведены химические составы износостойких чугунов; в табл. 2 — механические и эксплуатационные свойства износостойких чугунов.
20 Механические свойства определяют на стандартных образцах (ГОСТ 1497 — 84), а эксплуатационную стойкость — на деталях классификаторов, работающих в условиях абразивного износа, Образцы и детали пе25 ред испытанием подвергают термической обработке по режиму: нагрев до 950 — 980 С со скоростью 80 — 90 С/ч, выдержка при этой температуре в течение 1 ч нэ каждые 25 мм высоты сечения деталей и охлаждение на
30 спокойном воздухе.
Относительную износостойкость вычисляют как отношение износа эталонного образца к износу испытуемых образцов, Как видно иэ данных табл. 2, предло85 женный износостойкий чугун обладает более высокими характеристиками твердости, износостойкости и эксплуатационной стойкости, чем известный.
1803458
Таблица 1
Со е жание компонентов мас.
Компонент
1 изв.
4,0
3,8
0,8
18,2
0,01
0,6
Остальное
Таблица 2
Износостойкость, Интенсивность изнашивания, In 10
Эксплуатационная
СТОЙКОСТЬ, Ч
Предел коррозионной усталости, МПа
Предел выносливости, МПа
Чугун
Предел прочности при изгибе, МПа
Твердость
HRC
0,530
0,405
0,370
0,365
0,390
0,346
0,354
0,502
0,495
0,482
1192
1092
1108
955
Составитель С. Бадюкова
Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш
Редактор А.Полионова
Заказ 1034 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 I
Углерод
Кремний
Марганец
Титан
Коболы
Хром
Фосфор
Вольфрам
Ванадий
Иттрий
Церий
Железо
1 /Изв./
3
5
7 .8
10
956
1080
2,1
0,3
0,6
0,4
0,35
18,1
0,02
1,15
0,03
0,03
Остальное
63
67
66
64
67
66
59
2,7
0,7
0,9
0,7
1,2
20,3
0,05
1,7
0,08
0,05
Остальное
3,3
1,0
1,4
1,2
1,35
26,5
0,09
2;18
0,12
0,07
Остальное
581
562
458
476
505
2,1
0,3
0,6
0,4
0,35
18,1
0,02
1,15
0,03
0,03
Остальное
568
562
573
502
507
522
2,8
0,7
0,9
0;7
1,2
20,2
0,05
1,7
0,08
0,06
Остальное
3,3
1,0
1,4
1,2
1,35
26,5
0,09
2,.18
0,12
0,07
Остальное
1,7
0,2
0,2
0,1
0,11
12
0,01
0,7
0,02
0,01
Остальное
148
412
417
206
218
258
1,9
0,2
0,4
0,3
0,2
13
0,01
0,9
0,02
0,01
Остальное
3,6
1,2
1,6
1,1
1,4
28,0
0,1
2,5
2,3
0,13
0,10
Остальное
