Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов
Отливки из комплексно-легированных жаростойких чугунов - раздел Геология, Курс лекций по специальным чугунам Область применения отливок из специальных чугунов охватывает практически все отрасли экономики – добычу и обогащение полезных ископаемых
Кроме Стандартных Марок Жаростойких Чугунов Для Изготовления ...
Кроме стандартных марок жаростойких чугунов для изготовления жаростойких отливок часто используют комплексно-легированные белые хромистые чугуны, которые одновременно являются жаропрочными, коррозионностойкими, износостойкими. Для обеспечения такого комплекса свойств хромистые чугуны легируют и модифицируют B, V, Mn, Mo, Ni, Nb, Ti и другими элементами (табл. 3.8.).
В частности, для изготовления колосников спекательных тележек и грохотов агломерационных машин применяется чугун Ч230Х16Г4НТ, который специально разработан для такого вида отливок, работающих в условиях высоких температур (более 900 0С), окислительных сред, абразивного износа.
Таблица 3.8
Химический состав комплексно-легированных жаростойких чугунов
Марка чугуна
Химический состав, %
С
Si
Mn
Cr
Al
Прочие элементы
Ч230Х16Г4НТ
1,8-2,5
0,2-0,6
3,5-5,0
14-20
-
Ni 0,4-2,0
Ti 0,2-0,6
Ч270Х28НД3Ю
2,2-3,0
0,8-1,2
1,2-1,8
25-30
1,0-2,0
Ni 0,5-0,8
Cu 2,5-3,5
Ч280Х24Г5ТФ
2,0-3,0
0,4-1,4
4,0-6,0
23-25
-
Ti 0,05-0,25
V 0,05-0,25
Ba 0,005-0,02
Ч320Ю2Д
3,0-3,3
0,4-0,6
0,6-0,9
-
2,0-2,5
Sb 0,1-0,3
Cu 0,4-0,6
Содержание углерода в указанном количестве обеспечивает образование карбидов типа М7С3, которые способствуют повышению износостойкости чугуна. При введении в чугун углерода в количестве менее 1,8 % резко падает объемная доля карбидов, что снижает абразивостойкость, а в количестве более 2,5 % приводит к обеднению металлической основы хромом, что отрицательно сказывается на ростоустойчивости и окалиностойкости чугуна.
Кремний, являясь технологической добавкой, распределяется при кристаллизации между аустенитом и эвтектическим расплавом, улучшает жидкотекучесть чугуна. Содержание кремния в количетве менее 0,2 % не обеспечивает достаточной жидкотекучести чугуна, а более 0,6 % - увеличивает верхнюю критическую скорость отбеливания чугуна, уменьшая его отбеливаемость, снижает устойчивость аустенитной структуры, а также приводит к увеличению хрупкости отливок.
Никель в указанном количестве в сочетании с марганцем способствует получению стабильной однофазной аустенитной структуры металлической основы, повышает жаростойкость и жаропрочность чугуна, улучшает качество чугунной отливки.
Значительное повышение окалиностойкости и ростоустойчивости может быть достигнуто при комплексном легировании хромом и никелем.
Хром образует комплексные карбиды типа (Fe, Cr)7C3 и повышает сопротивляемость окислению металлической основы чугуна, что обеспечивает высокую абразивно- и жаростойкость отливок. При содержании хрома менее 14 % в структуре чугуна наряду с карбидами (Fe,Cr)7C3 образуются карбиды (Fe,Cr)3C, уменьшается содержание хрома в металлической основе и появляются продукты распада аустенита, поэтому жаро-, износостойкость чугуна снижается.
Марганец в указанном количестве обеспечивает получение стабильной аустенитной структуры металлической основы, повышает жаростойкость и жаропрочность чугуна. Увеличение содержания марганца более 5,0 % приводит к объединению металлической основы чугунов углеродом и хромом, что снижает жаро- и абразивостойкость. При содержании марганца менее 3,5 % снижается устойчивость аустенита и жаростойкость чугуна.
Титан способствует измельчению первичной структуры, устраняет столбчатое строение отливок, модифицирует чугун, что позволяет получать однородные механические свойства по толщине отливок, стабилизирует структуру. При содержании титана менее 0,27 % стабилизирующее влияние будет незначительное, так как невелико количество карбидов TiC. При содержании титана свыше 0,4 % в чугуне образуется пленочные включения оксидов титана больших размеров, которые располагаются по границам аустенитных зерен, что снижает износостойкость и жидкотекучесть чугуна.
Механические и специальные свойства чугун ИЧ230Х16Г4НТ: твердость по Роквеллу 45 ед., коэффициент относительной износостойкости 7,5 ед., временное сопротивление при растяжении 661 МПа, глубина проникновения коррозии 0,04 мм и, ростоустойчивость при 1000 0С - 0,19 %
Металлографическим анализом определено, что чугун Ч230Х16Г4НТ представляет собой доэвтектический сплав (рис. 3.2). С помощью дюрометрического и металлографического методов исследования установлено, что в структуре чугуна присутствуют карбиды двух типов – М7С3 и М3С, которые кристаллизируются в эвтектике одного морфологического типа (инвертированная аустенитнокарбидная эвтектика). После завершения кристаллизации в нем формируется структура, состоящая из избыточных дендритов аустенита и аустенитокарбидной эвтектики розеточного строения. С увеличением скорости охлаждения (литье в кокиль) снижается количество и размеры дендритов первичного аустенита, микротвердость металлической основы (с 5,0 до 2,5 ГПа) и эвтектики (с 7,5 до 5,0 ГПа), растет дисперсность и объемная доля аустенитокарбидной эвтектики. Микротвердость карбидов М7С3 составляет 13-15 ГПа, карбидов М3С – 8-11 ГПа.
х500 х500
сухая ПГФ сырая ПГФ
х500
кокиль
Рис.3.2. Микроструктура чугуна Ч230Х16Г4НТ, залитого в различные формы
Особенности легирования
Легирование является одним из методов управления процессами образования структуры и формирования свойств чугуна. Оно позволяет измельчать первичные структурные составляющие, получат
Особенности жидкого состояния
Природа жидкого состояния является одним из наиболее сложных объектов изучения теории агрегатного состояния металлов и сплавов. Среди множества теорий жидкого состояния широкое приз
Особенности термической обработки
Высокая эффективность термической обработки применительно к отливкам из легированных специальных чугунов делает её неотъемлемой частью всего технологического цикла изготовления изде
Изотермическая закалка
Изотермическая закалка заключается в последовательном проведении двух основных операций: 1) аустенизации, т. е. нагрева до температуры закалки и выдержки; 2) переохлаждения аустенита с последующим
Нормализация
Нормализация отливок из специальных чугунов заключается в нагреве до температур аустенизации, выдержки при этой температуре и спокойном охлаждении на воздухе.
При нормализации легированных
Улучшение
Улучшение отливок из легированных чугунов представляет собой сочетание полной закалки с высоким отпуском.
В практике термической обработки легированных чугунов улучшение ис
Процессы коррозии в чугуне
Причиной повышенной коррозии отливок из чугуна является образование гальванических пар из его структурных составляющих при контакте с агрессивной средой. При этом графит играет роль
Влияние химического состава на коррозионную стойкость
Хром относится к самопассивирующимся металлам. При механическом повреждении пассивной плёнки оксидов хрома она легко самопроизвольно восстанавливается. Пассивность хромистых чугунов
Влияние химического состава на структуру и свойства
В системе сплавов Fe – Si образуются следующие фазы:
- γ-фаза – твёрдый раствор кремния в γ- железе (максимальная растворимость кремния в γ- железе достигает 2,15 %);
Общая характеристика
Обычные низколегированные серый, ковкий, высокопрочный чугуны при нагреве в окислительной среде корродируют, а в результате графитизации увеличивают объем.
Специальные жар
Формирование структуры
Сплавы железа с алюминием, содержащие до 36 % Аl, образуют непрерывный ряд твердых растворов.
В системе Fe – Аl - С образуются углеродсодержащие фазы: графит, Fe3AlC
Влияние хрома на жаростойкость чугунов
Легирование чугуна малыми добавками хрома (до 4 % Cr) повышает устойчивость эвтектического цементита при нагреве и уменьшает рост чугуна. Повышение окалиностойкости низкохромистых ч
Влияние кремния на структуру и свойства чугунов
При содержании 5,6 % Si чугун практически имеет однофазную ферритную матрицу и поэтому отличается высокой ростоустойчивостью. Окалиностойкость кремнистого чугуна связана с образован
Процессы абразивного изнашивания
Реальным условиям работы оборудования и инструмента при абразивном изнашивании соответствуют различные схемы внешнего силового нагружения. Все эти схемы можно систематизировать п
Влияние химического состава на свойства чугунов
Кремний в износостойких чугунах можно рассматривать как легирующий элемент, распределяющийся при кристаллизации между аустенитом и эвтектическим расплавом. Кремний повыша
Влияние структуры на износостойкость
Одним из важнейших факторов, определяющих сопротивление металлических сплавов изнашиванию, является их структурное состояние, а также свойства, взаимное расположение, количественно
Влияние карбидной фазы
Тип и морфология. В чугунах, содержащих до 7 % Сr, образуется легированный хромом цементит (Fe,Cr)3C. Хотя по мере увеличения содержания хрома в чугуне до 7 % микротвердость карб
Влияние металлической основы
Высокая износостойкость определяется также металлической основой, в которой закреплены карбиды.
В настоящее время нет единого мнения, какой должна быть металлическая матриц
Влияние термической обработки
Повысить механические свойства и износостойкость чугуна можно путем термической обработки. Высокая абразивная износостойкость белых чугунов обеспечивается только при мартенситной и
Комплексно-легированные белые износостойкие чугуны
Наибольшей износостойкостью обладают чугуны, соответствующие принципу Шарпи, требующему полной инверсии расположения фаз, т. е. чтобы наиболее твердые структурные составляющие залегали в виде изоли
Общая характеристика
Антифрикционные сплавы, предназначенные для применения в узлах трения со смазкой, должны обеспечивать нормальную работу трущихся деталей как в период приработки, так и при последующей эксплуатации,
Применение
Валки с отбеленным рабочим слоем ЛП и ЛПМ. Эти валки имеют рабочий слой из белого чугуна, переходный слой, состоящий из половинчатого чугуна, и сердцевину из серого чугуна.
Особенности плавки и заливки форм
Плавка чугуна осуществляется при высоких температурах и сопровождается сложными физико-химическими процессами взаимодействия расплава, флюсов, шлаков, печных и атмосферных газов, фу
Литейные свойства специальных чугунов
Жидкотекучесть высокохромистых белых чугунов при оптимальных температурах заливки не уступает жидкотекучести обычного серого чугуна.
Линейная усадка белых чугунов составляет 1,8 - 2,2 %,
Механическая обработка отливок
Механическая обработка отливок из специальных чугунов очень трудоемкая операция. Наиболее трудно обрабатываются отливки из белых износостойких чугунов.
Обрабатываемость бел
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Новости и инфо для студентов