Чавун

Чавун, що вміщує вуглець, кремній, марганець, хром, титан та залізо, який відрізняється тим, що додатково вміщує азот, телур та празео 35949 женню схильності до тріщини-утворення відливок. Суть винаходу полягає в тому, що пропонується високоміцний легований чавун з підвищеною твердістю, зносостійкістю та пониженою схильністю до тріщини-утворення в литому стані, які досягаються за рахунок оптимізації в складі відомого чавуну вмісту вуглецю, хрому та титану, виключення із складу цирконію, а також додаткового введення оптимальної кількості азоту, телуру та празеодиму. Так, відповідно технічного рішення, що пропонується, в складі чавуну розширюється вміст вуглецю до 1,9...2,6%, зменшується вміст хрому до 26...30%, титану до 0,05...0,10%, і додатково вводиться 0,007...0,012% азоту, 0,0001...0,001% телуру і 0,0005...0,001% празеодиму при наступному співвідношенні всіх компонентів, мас. %: вуглець 1,9...2,6 кремній 0,5...0,9 марганець 2,8...3,5 хром 26,0...30,0 титан 0,05...0,10 азот 0,007...0,012 телур 0,0001...0,001 празеодим 0,0005 ...0,001 залізо останнє Розширення вмісту вуглецю до 1,9...2,6% значно покращує технологічність виготовлення чавуну без погіршення комплексу механічних та технологічних властивостей відливок. Зменшення вмісту вуглецю менше 1,9% приводить до зниження твердості та зносостійкості ізза зменшення об'ємної долі спеціальних карбідів (Cr, Fe)7 C3, а збільшення його вмісту більше ніж 2,6% приводить до зниження зносостійкості із-за збільшення в структурі кількості залишкового аустеніту. Зменшення в складі чавуну вмісту хрому до 26...30% приводить до зміни процентного співвідношення спеціальних карбідів (Сr, Fe)7 C3 і (Cr, Fe)23 C6 – в бік збільшення кількості карбідів (Cr, Fe)7C3, що, в свою чергу, забезпечує підвищення зносостійкості чавуну і відливок, так як твердість карбіду (Cr, Fe)7C3 (Н 1600...1800) значно вища за твердість карбіду (Cr, Fe)23 C6 (H 1000...1100). Легування чавуну хромом в кількості менше ніж 26% призводить до підвищення схильності до тріщини-утворення, а в кількості більше ніж 30% – визиває зниження зносостійкості . Вміст в чавуні титану в кількості 0,05...0,10% забезпечує, за рахунок виділення карбідів та карбонітридів титану оптимальної об'ємної долі та розмірів, підвищення зносостійкості відливок. Якщо вміст титану перевищує 0,10%, то зменшується тріщини-стійкість чавуну із-за утворення в матриці грубих виділень нітридів титану, а якщо менше 0,05%, то зменшується зносостійкість. Додаткове легування чавуну 0,007...0,012% азоту дозволяє значно підвищити твердість та зносостійкість відливок, так як підвищення вмісту азоту на кожен 0,001% збільшує твердість на 30...40НВ, за рахунок збільшення oб'ємнoї долі карбонітридів та дісперсних нітридів. При вмісті азоту в чавуні менше ніж 0,007% зменшується твердість та зносостійкість, а при вмісті більше ніж 0,012% виникає ситовидна пористість, яка призводить до виникнення тріщин у відливках. Добавка в чавун 0,0001...0,001% телуру забезпечує ефективне диспергування та глобулярізацію нітридів та сульфідів і, таким чином, нейтралізуючи побічну негативну дію азоту та сірки, значно покращує характеристики пластичності, в'язкості та тріщини-стійкості. При вводі в чавун телуру менше ніж 0,0001% знижується ефективність модифікування нітридної та сульфідної фази, що приводить до зниження пластичності та тріщини-стійкості чавуну, а при вводі більше ніж 0,001% телуру знижується робота зародження тріщини та ударна в'язкість внаслідок збагачення границь зерен атомами телуру. Додаткове введення в склад пропонуємого чавуну мікро-добавок празеодиму в кількості 0,0005...0,001% приводить до підвищення його пластичності та тріщини-стійкості за рахунок нейтралізації негативної дії легкоплавких металів (олива, цини, стибію та ін.). При легуванні чавуну празеодиумом в кількості менше ніж 0,0005% знижуються пластичні властивості та тріщини-стійкість чавуну із-за недостатньо ефективного зв'язування газів і очищення границь зерен від легкоплавких сполук. Введення в чавун більше ніж 0,001% празеодиуму приводить до підвищення його витрат без подальшого позитивного ефекту. Таким чином, сукупність суттєвих відмінних признаків технічного рішення, що заявляється, і дозволяє за рахунок коректування вмісту в чавуні вуглецю, хрому та титану, а також додаткового введення азоту, телуру та празеодиму підвищити твердість та зносостійкість, знизивши, при цьому, схильність відливок до тріщини-утворення. Пропонуємо приклад конкретного використання заявляємого хімічного складу високоміцного зносостійкого чавуну. В умовах промислового виробництва було виплавлено декілька плавок чавуну, хімічний склад яких відповідав відомому (ТУ 48-22-88-76) та різним варіантам технічного рішення, що заявляється. Хімічний склад дослідних плавок приведений в табл.1. Чавун дослідних плавок відливали у форми для виготовлення литих деталей багерних насосів. Готові відливки досліджували на наявність ливарних тріщин, вивчали механічні властивості чавуну, а також його зносостійкість в литому стані в умовах абразивного зносу в нейтральному середовищі. Результати досліджень представлені в табл. 2. Із аналізу результатів досліджень слідує, що сукупність суттєвих відмінних признаків технічного рішення, що заявляється, дозволяє виготовити чавун (табл. Склади 1, 2, 3), який, в порівнянні з відомим чавуном (ТУ 48-22-88-76) характеризується більш високою міцністю, твердістю та зносостійкістю при достатньому рівні пластичності та меншій схильності до тріщини-утворення. 2 35949 Таблиця 1 Вміст хімічних елементів, мас. % Склад C Si Mn Cr Ti N Te Pr Zr Заявляємий 1. 1,8 0,4 2,7 25,0 0,04 0,006 0,00009 0,0004 Заявляємий 2. 1,9 0,5 2,8 26,0 0,05 0,007 0,0001 0,0005 Заявляємий 3. 2,3 0,7 3,1 28,0 0,08 0,009 0,0006 0,0007 Заявляємий 4. 2,6 0,9 3,5 30,0 0,10 0,012 0,0010 0,0010 Заявляємий 5. 2,7 1,0 3,6 31,0 0,11 0,013 0,0012 0,0011 2,3 0,8 3,0 32,0 0,38 0,005 0,07 Відомий (ТУ 48-22-88-76) Таблиця 2 Механічні властивості Склад sв, МПа s0,2, Мпа d, % Y, % HRC Коефіцієнт Наявність трівідносної зно- щин у відливсостійкості, К1 ках Заявляємий 1. 720 630 5 16 55 8,2 Є Заявляємий 2. 780 700 4 14 59 11,3 Немає Заявляємий 3. 830 745 3 12 61 12,4 Немає Заявляємий 4. 860 770 3 10 61 12,6 Немає Заявляємий 5. 810 705 1 5 54 7,9 Є 730 645 1 4 48 5,3 Є Відомий __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 3