Легований чавун

Корисна модель відноситься до металургії, а конкретно - до сплавів, зокрема до легованих чавунів, що містять хром і нікель. Відомий сплав марки ЧХ28Н2 (СС) РТМ28-61 наступного складу, %: вуглець - 2,7-3,0; хром - 28,0-30,0; кремній - 0,7-1,4; марганець - 0,5-0,8; нікель - 1,5-3,0; сірка - < 0,08; фосфор - < 0,1. Цей сплав застосовується в машинобудуванні протягом довгого часу. Він відноситься до групи зносостійких білих чавунів, що мають такі дві структурні складові: карбіди і матриці. Мікротвердість карбідів у цьому сплаві складає 950-1100 кг/мм2. Низька опірність зносу матриці, відносно невисока твердість карбідів обумовлюють недостатню експлуатаційну стійкість виробів з цього сплаву. Цей недолік частково усунутий у найбільш близькому аналогу (прототипі), що уявляє собою заевтектоїдний білий чавун, до складу якого додатково введений молібден у кількості 0,2-0,3% і ванадій 0,2-0,4%. Цей чавун завдяки більш ізотропному розташуванню карбідів має більш високу, у порівнянні з попереднім аналогом, міцність і зносостійкість. [Див. ChromguBeisen ІІ Konstr.+Giessen. - 1999. - №1. С. 23-41 – Нім]. Однак, через значну кількість карбідів, що мають анізотропне положення, цей чавун має недостатню пластичність. Тому при ударних навантаженнях межа його міцності невисока. Відомо також, що виливки з білих чавунів через наявність у структурі великої кількості карбідів мають низьку пластичність, що обумовлює їхнє застосування в умовах, не зв'язаних зі значними ударними навантаженнями. Припускали, що одержання матричної структури з переважною часткою аустеніту нівелює цей недолік. В основу корисної моделі покладена задача створити легований чавун з підвищеною межею міцності і пластичності шляхом удосконалювання його якісного і кількісного структурного складу і за рахунок технічного результату, що полягає в гарантованому ізотропному розташуванні дрібних карбідів високої твердості. Для досягнення цього технічного результату легований чавун, що містить вуглець, марганець, кремній, нікель, хром, молібден, ванадій і залізо, - додатково містить ніобій і рідкоземельні метали, які введені в огляді безкремної лігатури при наступних співвідношеннях компонентів, мас. %: - вуглець 2,5-2,9; - марганець 1,1-1,7; - кремній 0,6-0,9; - нікель 0,8-1,2; - хром 26,0-28,0; - молібден 0,2-0,4; - ванадій 0,2-0,3; - ніобій 0,15-0,25; - РЗМ 0,04-0,06; - залізо інше. Відомо, що до рідкоземельних металів відносяться церій, лантан, празеодім і т.п. елементи. Між відмітними ознаками корисної моделі і технічним результатом мається причинно-наслідковий зв'язок. За рахунок введення в сплав ніобію і рідкоземельних металів у вигляді безкремнієвої лігатури на нікелевій основі його структура складається з аустенітно-мартенситної матриці і спеціальних карбідів високої твердості, що усі без винятку мають ізотропне розташування в основі. Проводилося дослідження механічних властивостей на 5-ти складах пропонованого чавуна (плавки 1-5) і на одному складі чавуна, який прийнятий за прототип (плавка 6). Хімічний склад дослідженого чавуна представлений у таблиці 1. Таблиця 1. Плавка 1 2 3 4 5 6 С 2,3-2,8 2,5 2,5 2,6 2,8 2,9 Mn 1,1-1,7 1,1 1,4 1,5 1,6 1,7 Si 0,6-0,9 0,6 0,6 0,7 0,8 0,9 Зміст елементів, мас. % Ni Cr Mo 0,8-1,2 24,0-28,0 0,2-0,3 0,8 24,0 0,2 0,8 25,0 0,2 1,0 26,0 0,3 1,1 27,0 0,3 1,2 28,0 0,3 V 0,2-0,4 0,2 0,25 0,3 0,35 0,4 Nb P3M 0,15-0,25 0,04-0,06 0,15 0,04 0,15 0,04 0,20 0,05 0,25 0,06 0,25 0,06 Виплавка чавунів дослідних складів вироблялася в 100-кілограмовій індукційній печі. Заливання розплаву / здійснювалося в керамічні форми, що дозволяли одержувати заготівки для досліджень O 90мм і висотою 270мм. З центральної частини заготівки вирізували два темплета товщини 20мм по всьому перетину, з яких згодом були виготовлені зразки для металографічних досліджень і визначення механічних властивостей. У процесі пошарового шліфування двох взаємно перпендикулярних площин і готування мікрошліфів вивчали форму і напрямок росту карбідів. Результати механічних властивостей сплаву пропонованого складу приведені в таблиці 2. Таблиця 2. Вид іспиту Межа міцності при вигині - s изг, н/мм2 Стріла прогину - f, мм. Мікротвердість матриці - М, КГс/мм" Прототип 550-600 1,5-1,58 470-500 Пропонований сплав 720-740 2,09-2,15 350-370 Мікротвердість карбідів - ДО, КГс/мм2 Розташування і вид карбідів 1200-1600 Грубі карбіди шестикутної форми, розгалужені карбіди 1400-1500 Дрібні карбіди, характерні як для подовжнього, так і поперечного переріз, що мають сферолитное будівля Переваги пропонованого легованого чавуна, що випливають з лабораторних досліджень, підтверджуються іспитом у промислових умовах - виконані з цього сплаву деталі проточної частини шламового насоса, який призначений для перекачування шламових вод у процесі збагачення руд високої твердості, показали високу експлуатаційну стійкість.