Износостойкий чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства отливок, работающих в условиях износа. Цель изобретения - повышение износостойкости. Предложенный чугун содержит, мас.%: C 2,8-3,2

SI 0,3-0,8

MN 1,0-1,5

NI 1,5-2,5

CR 1,2-1,8

B 0,2-0,3

TI 0,15-0,35 и FE остальное. Изменение соотношения содержания компонентов в чугуне предложенного состава позволяет повысить износостойкость чугуна в 1,4-1,5 раза. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ ЕСПУВЛИН

Og) (11) (S3)5 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

flO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPH ГКНТ СССР

1 (21) 4337087/23-02 (22) 30.11.87 (46) 15.04.90. Бюл. h» 14 (71) Научно-производственное объединение по технологии машиностроения

"Цниитмаш" (72) Н.Н.Александров, И.В.Смирнов, А.Н.Кильдибеков и Ю.И.Старых (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Н 834199, кл. С 22 С 37/08, 1979.

Авторское свидетельство СССР

У 879884, кл. С 22 С 37/10, 1980.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста-. вов износостойкого чугуна.

Цель изобретения — повьппение износостойкости.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного выполнения, результаты которого представлены в таблице.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.

Легирование чугуна титаном повьппает его износостойкость за счет образования специальных карбидов TiC обладающих высокой твердостью, а также увеличения дисперсности структуры. Кроме того, раскисляющее действие титана способствует повьппению коэффициента усвоения бора и, следовательно, снижению стоимости чугуна.

Комплексное легирование чугуна никелем, марганцем и бором при ука2 (54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ УГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для производства отливок, работающих в условиях износа. Цель изобретения— повышение износостойкости. Предложенный чугун содержит, мас.7.: С 2,8-3,2;

Si0 0,3-0,8; Мп 1,0-1,5; Ni 1,5-2,5;

Cr 1,2-1,8; В 0,2-0,3; Ti О, 15 0 35 и Fe остальное. Изменение соотношения содержания компонентов в чугуне предложенного состава позволяет повысить износостойкость чугуна в 1,41,5 раза. 1 табл. занных количествах и соотношении элементов обеспечивает повышение устойчивости аустенита в предложенном чугуне при охлаждении в сравнении с чугуном-прототипом. Однако за счет значительно меньшего содержания никеля количество остаточного аустенита в структуре металлической основы предлагаемого чугуна понижено, соответственно увеличена доля мартенсита, а следовательно, и износостойкость.

Кроме того, при содержании углерода и бора в указанных пределах карбидная составляющая структуры предлагаемого чугуна представляет собой, главным образом, эвтектику очень тонкого строения; наряду с эвтекти кой имеется незначительное количество доэвтектических карбидов небольшого размера. Высокая дисперсность карбидНой составляющей также способствует увеличению иэносостойкости чугуна.,1557190

Выполнение соотношения (Ni) +

+ (Mn) + 10(В) = 5,5-6,0 мас.X предотвращает распад аустенита в предложенном чугуне при охлаждении и обес5 печивает его высокую износостойкость.

Содержание титана в чугуне менее

О, t5X недостаточно для переохлаждения чугуна и получения мелкозернистого строения, вследствие чего износостой- 10 кость чугуна не возрастает. При со;держании титана в чугуне свьппе 0,35% снижается ударостойкость сплава.

Легирование никелем, марганцем и бором в количествах до 1,5; 1,0 и 0 2% соответственно и при соотношении менее 5,5% приводит к распаду аустенита при охлаждении с образованием в структуре металлической основы перлита; а легирование этими же элементами в количествах свыше 2,5; .:1,5; 0,3% соответственно и соотноше нии больше 6,QX — к образованию больmoro количества остаточного аустени,та, что в обоих случаях отрицательно сказывается на износостойкости чугуна.

При содержании углерода в чугуне

°,до 2,8% количество карбидов в струк-! туре, в т.ч. и высокодисперсных эвтектических, будет недостаточно, а. содержание углерода свыше 3,2% вызовет при содержании бора 0,2-0,3% образование крупных игл заэвтектиче ких карбидов, что в обоих случаях снизит сопротивление чугуна абразив35 ному износу.

Содержание хрома, вводимого в чугун, несколько увеличена. Как и хром, марганец и бор являются карбидообразующими элементами. Тем не менее содержание хрома ниже 1,2% нежелательно вследствие возможного выделения углерода в виде графита, что снижает износостойкость чугуна . Легировать 45 чугун хромом, взятым в количестве свыше 1,8% нерационально, так как он также способствует увеличению количества остаточного аустенита.

Введение в состав менее 0,3% кремния вызывает образование крупных ,,игл бейнита, что снижает ударостойкость чугуна, а содержание кремния свьппе 0 8% вызывает интенсивную перлитизацию и уменьшение износостой55 кости, Предложенный износостойкий чугун выплавляют преимущественно в индукционных печах с использованием станартных шихтовых материалов. Такие

Г ,легирующие элементы, как никель и хром, вводят вместе с металлозавалкой.

По достижении температуры чугуна в печи 1500 С вводят остальные элементы в следующем порядке: кремний, марганец, титан,бор. Бор вводят на зеркало чугуна в печи в виде ферробора марки ФБ 20 (ГОСТ 14848 †), кусочками с максимальным размером 15-20 мм, Коэффициент усвоения бора при этом составляет 0,7-0,75.

Для проведения испытаний были выплавлены три состава предлагаемого износостойкого чугуна, два состава, выходящих за заявляемые пределы, и один состав, соответствующий чугунупрбтотипу (см. таблицу) .

Испытания на износостойкость проводили на установке типа ВНИИПТУГЛЕИАШ, Образцы для испытаний длиной

110 мм (длина рабочей части 100 мм) и диаметром 10 мм получали литьем в кварцевые трубки. Одновременно испытывали два эталонных образца (сталь

20) и два образца чугуна одного состава.

Время одного цикла испытаний составляло 50 ч. Число оборотов ротора установки — 1300 об/мин. Расстояние от оси вращения ротора до оси каждого образца (радиус) — 90 мм. В качестве абразива применяли речной песок

Балашейкинского карьера, просеянный через сито N 25, с водой. Соотношение абразива и воды по объему составляло 2:1, количество воды — 1 л.

Гидроабразивную среду заменяли после кажцого цикла. испытаний.

Относительную износостойкость (K„) определяли в соответствий с

ГОСТ 23208-79., Химический состав и свойства предложенного и известного чугунов приведены в таблице.

Из таблицы видно, что предложенный чугун в питом состоянии имеет износостойкость в 1,4-1,5 раза вьппе, чем у чугуна-прототипа.

Формула изобретения

Иэносостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, титан и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения износостойкости, он содержит ком1557190 поненты в следующем соотношении, мас.X:

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

1,2-1,8

0,2-0 3

О, 15-0, 35

Остальное (Ni+Mn+10B) равна 5,5Хром

Бор

Титан

5 причем сумма 6,0 мас.X.

Хиническнй состав и свойстиа испитанннх чугунов

Содерванне зииическик.злеиентов, насЛ

Износ ° питон состоянии (абсолити. ) вердость лнтои

Чугун остоннин г т — — >10

° ч г

- -» — ° 1 н*> ч

Предлоиенннй

2

62 11RC 523

64 RRC 512

60 RRC 495

22 HRC 434

1,50 1,50 1,20 0,30 0>15 - Ост.

1,25 2 ° ОО 1,60 0,25 0>25 - Ост.

1,00 2 ° 50 1,80 0>20 0>35 - Ост.

1,30 0,60 0,25 0,0080,03 0>0090ст.

О, 126

О ° 119

О, 123

0,429

О, 354

0,333

О ° 346

1,441

2,05

2,16

2,09

0,54

6,0

5,75

5,50

1,98

2,80 0,30

Э,ОО 0,50

3,20 0,80

Известный 3,30 2 ° 00

Составитель Н,Косторной

Техред М. Хода ннч Корректор М.Малец

Редактор А.Маковская

Заказ 699 Тирам 482 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва,. Ж-35р Раушская наб>з д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r.У)кгород, ул. Гагарина, 101

2,8-3,2

0,3-0,8

1,0-1,5

1,5-2,5

Соотноиение (Ri)+

+(Ип)+

+10(B), 2

Относительиан износостойкость в питон состовиии

Предел прочности при изгибе в ниток состолнии, Ntl °