BR112012019279B1 - Produto fundido de uma liga de ferro fundido branco e equipamento incluindo o produto fundido - Google Patents
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Abstract
LIGAS DE METAL PARA APLICAÇÕES DE ALTO IMPACTO São revelados uma fundição de uma liga de ferro fundido branco e um processo para produzir a fundição. Uma liga fundida branca também é revelada. A fundição tem uma microestrutura tratada com solução que compreende uma matriz ferrosa de austenita retida e carbetos de cromo dispersos na matriz, com os carbetos compreendendo 15 a 60% da fração de volume da liga. A composição da matriz compreende: manganês: 8 a 20% em peso; carbono: 0,8 a 1,5% em peso; cromo: 5 a 15% em peso e ferro: restante (incluindo impurezas incidentais).
Description
[0001] Esta invenção refere-se a ligas de metal para aplicações de alto impacto e particularmente, embora de jeito algum exclusivamente, a ligas de ferro tendo alta resistência ao choque, e fundições destas ligas.
[0002] Ferro fundido branco com alto cromo, como revelado na Patente US 1,245,552, é amplamente usado na indústria de mineração e processamento mineral para a fabricação do equipamento que é submetido à abrasão severa e à desgaste por erosão, por exemplo, bombas e tubulações de pasta fluida, revestimentos de moinhos, trituradores, canaletas de transferência e ferramentas de acoplamento ao solo. O ferro fundido branco com alto cromo revelado na Patente US compreende 25 a 30% em peso de Cr, 1,5 a 3% em peso de C, até 3% em peso de Si e o restante de Fe e traços de Mn, S, P e Cu.
[0003] As microestruturas de ferro fundido branco com alto cromo contém carbetos de cromo (Fe,Cr)7C3 extremamente duros (cerca de 1500 HV - de acordo com o Padrão Australiano 1817, parte 1) em uma matriz ferrosa com uma dureza de cerca de 700 HV. Estes carbetos fornecem proteção eficaz contra a ação abrasiva ou erosiva da areia de sílica (cerca de 1150 HV) que é o meio mais abundante encontrado em minérios alimentados para mineração e plantas de processamento de mineral.
[0004] Em termos gerais, o ferro fundido branco com alto cromo oferece maior resistência ao desgaste do que aços que foram endurecidos por processos de resfriamento e temperamento, e também fornece resistência moderada a corrosão em comparação a aços inoxidáveis. No entanto, o ferro fundido branco tem uma baixa resiliência (< 30 MPaJm), tornando-o inadequado para uso em situações de alto impacto como no maquinário de trituração.
[0005] A resistência à fratura é uma função de (a) o teor de carbeto, e seu tamanho, formato e distribuição de partícula através da matriz, e (b) a natureza da matriz ferrosa, ou seja, se esta compreende austenita, martensita, ferrita, perlita ou uma combinação de duas ou mais destas fases.
[0006] Além disso, o ferro fundido branco com alto cromo tem baixa resistência a choque térmico e não pode lidar com mudanças muito bruscas de temperatura.
[0007] Tentativas anteriores do inventor de produzir um ferro fundido branco mais duro, adicionando quantidades de outros elementos, como manganês ao ferro fundido branco com alto cromo foram infrutíferas. Especificamente, os vários elementos de liga no ferro fundido branco, a saber, cromo, carbono, manganês, silício, níquel e ferro, podem se dividir diferentemente durante a solidificação, resultando em uma vasta gama de composições químicas potenciais na matriz ferrosa. Por exemplo, é possível obter um ferro fundido branco com uma matriz ferrosa contendo mais do que 1,3% em peso de carbono, mas isto pode resultar na presença de carbetos proeutectóides frágeis na microestrutura. Também é possível obter o ferro fundido branco com uma matriz ferrosa contendo menos de 0,8% em peso de carbono, mas isto pode resultar em uma matriz ferrosa austenítica instável com uma baixa capacidade de endurecimento. Além disso, é possível obter o ferro fundido branco com uma matriz ferrosa contendo um baixo teor de cromo, o que pode resultar na baixa resistência à corrosão.
[0008] Esta revelação se preocupa particularmente, embora de jeito algum exclusivamente, com a disponibilização de um ferro fundido branco com alto cromo que tem uma combinação melhorada de resistência ao choque e dureza. É desejável que o ferro fundido branco com alto cromo seja adequado para aplicações de alto impacto de desgaste abrasivo, tal como usado no maquinário de trituração ou bombas de pasta fluida.
[0009] Através do trabalho experimental realizado pela requerente, inesperadamente foi revelada a existência de uma relação inversa entre as concentrações de cromo e carbono da matriz ferrosa formada durante a solidificação de uma gama de ferros fundidos de alto cromo. A quantificação dessa relação inversa entre o cromo e o carbono na matriz ferrosa tornou possível que a requerente fornecesse composições químicas de ferros fundidos de alto cromo selecionados contendo manganês que resultam em microestruturas contendo fases com os produtos químicos necessários para produzir ferros fundidos brancos com resistência ao choque, capacidade de endurecimento, resistência ao desgaste e resistência à corrosão, para serem adequados para uso em aplicações de desgaste de alto impacto abrasivo.
[00010] O trabalho experimental realizado pela requerente revelou que o cromo tem um impacto significativo no teor de carbono na matriz ferrosa onde anteriormente não havia nenhuma compreensão deste efeito. Pensava-se anteriormente que o cromo em grande parte formou carbetos da forma de carbetos M7C3 (onde M compreende Cr, Fe e Mn), ou seja, carbetos tendo uma alta razão de cromo para carbono. O trabalho experimental, no entanto, identificou que cromo considerável é retido em solução sólida e que existe uma relação inversa entre o teor de cromo na matriz ferrosa e a quantidade de carbono que é mantida na matriz ferrosa do ferro fundido branco com alto cromo, por meio da qual na medida em que a concentração de cromo bruta de um ferro fundido branco com alto cromo aumenta, o cromo na matriz da liga aumenta e o carbono na matriz diminui.
[00011] O trabalho experimental realizado pela requerente demonstrou que, durante a solidificação dos ferros fundidos de alto cromo, a divisão do cromo e carbono preferencialmente para os carbetos primários e M7C3 eutéticos deixam uma quantidade residual de carbono e cromo na matriz ferrosa. Além disso, a requerente demonstrou que quando 12% em peso do manganês é adicionado ao ferro fundido de alto cromo, o manganês, a uma primeira aproximação, é distribuído uniformemente entre os carbetos M7C3 e a matriz ferrosa - ou seja, ambos os carbetos e a matriz ferrosa contêm 12% em peso de manganês.
[00012] A requerente acredita que é possível obter uma quantidade predeterminada de cromo e carbono na matriz ferrosa de ferros fundidos de alto cromo contendo 8 a 20% em peso de manganês, tendo em conta as seguintes conclusões da requerente para a divisão de cromo e carbono nestas ligas durante o processo de solidificação.
[00013] Revelação N°. 1 - Quando cerca de 12% em peso de manganês é adicionado aos ferros fundidos de alto cromo, o manganês não se divide preferencialmente para qualquer fase particular e é aproximadamente uniformemente distribuído entre os carbetos e a matriz ferrosa.
[00014] Revelação N°. 2 - O teor de carbono residual da matriz ferrosa é inversamente proporcional ao teor de cromo residual da matriz ferrosa. Por exemplo, o trabalho experimental realizado pela requerente revelou que quando um ferro fundido de alto cromo, com uma composição química bruta de Fe-20Cr-3,0C se solidifica, a composição química residual da matriz ferrosa é aproximadamente Fe- 12Cr-1,1C, em comparação a um exemplo onde, quando uma composição química bruta de Fe-10Cr-3,0C se solidifica, a composição química residual da matriz ferrosa é aproximadamente Fe- 6Cr-1,6C, e em comparação a um exemplo onde, quando a composição química bruta de Fe-30Cr-3,0C se solidifica, a composição química residual da matriz ferrosa é aproximadamente Fe- 18Cr-0,8C.
[00015] A requerente descobriu ainda que a química da matriz ferrosa de uma liga bruta Fe-20Cr-12Mn-3,0C é Fe-12Cr-12Mn-1,1C após a solidificação (que é um 12% em peso de Mn e 1,1% em peso de C, a matriz ferrosa contendo 12% em peso de Cr na solução sólida).
[00016] Dessa forma, é fornecido um produto fundido de uma liga de ferro fundido branco tendo a química da matriz ferrosa a seguir em uma condição tratada por solução: manganês: 8 a 20% em peso carbono: 0,8 a 1,5% em peso; cromo: 5 a 15% em peso; e ferro: restante (incluindo impurezas incidentais); e tendo uma microestrutura compreendendo: (a) austenita retida como a matriz; e (b) carbetos dispersos na matriz, os carbetos compreendendo 5 a 60% da fração de volume do produto fundido.
[00017] O termo "condição tratada por solução" é compreendido aqui por significar aquecer a liga a uma temperatura e manter a liga à temperatura por um tempo para dissolver os carbetos e rapidamente resfriar a liga para a temperatura ambiente para reter a microestrutura.
[00018] A concentração de cromo e/ou a concentração de carbono na química bruta da liga de ferro fundido branco pode ser selecionada levando em conta uma relação inversa entre a concentração de cromo e a concentração de carbono na matriz para controlar a concentração da matriz de um ou ambos do cromo e carbono para estarem dentro das faixas acima descritas de modo que o produto fundido tem propriedades necessárias, como tenacidade e/ou dureza e/ou resistência ao desgaste e/ou capacidade de endurecimento de trabalho e/ou resistência à corrosão.
[00019] Por exemplo, a concentração de cromo na química bruta da liga de ferro fundido branco pode ser selecionada tendo em conta a relação inversa entre a concentração de cromo e concentração de carbono na matriz para controlar a concentração da matriz de carbono para ser maior do que 0,8% em peso e menor que 1,5% em peso, tipicamente menor que 1,2% em peso, tipicamente maior que 1% em peso na condição tratada por solução. Neste exemplo, a concentração de manganês na química bruta pode ser 10-16, tipicamente 10-14% em peso, e mais tipicamente 12% em peso.
[00020] As concentrações de cromo, carbono e manganês na química bruta da liga de ferro fundido branco podem ser selecionadas de modo que o produto fundido tem as propriedades mecânicas a seguir na forma tratada pela solução do produto fundido: • Resistência à tensão: pelo menos 650, tipicamente pelo menos 750 MPa. • Limite de elasticidade: pelo menos 500, tipicamente pelo menos 600 MPa. • Tenacidade da fratura: pelo menos 50, tipicamente pelo menos 60 MPaVm. • Alongamento: pelo menos 1.2% • Dureza: pelo menos 350, tipicamente pelo menos 400 Brinell. • Deformabilidade plástica sob carga compressiva: pelo menos 10%. • Alta capacidade de endurecimento de trabalho: até pelo menos 550 Brinell em serviço.
[00021] Os carbetos podem ser 5 a 60% da fração de volume do produto fundido, tipicamente 10 a 40% da fração de volume do produto fundido, e mais tipicamente 15 a 30% da fração de volume do produto fundido. A microestrutura pode compreender 10 a 20% de volume dos carbetos dispersos na matriz de austenita retida.
[00022] Os carbetos podem ser carbetos de cromo-ferro-manganês.
[00023] A fase de carbeto do produto fundido acima após tratamento com solução pode ser carbetos primários de cromo-ferro- manganês e/ou carbetos eutéticos de cromo-ferro-manganês e a matriz de austenita retida pode ser dendritos de austenita primários e/ou austenita eutética.
[00024] Os carbetos podem ser carbeto de nióbio e/ou uma mistura química de carbeto de nióbio e carbeto de titânio. Ligas de metal contendo estes carbetos são descritas na especificação de patente intitulada "Hard Metal Material" depositada em 1 de fevereiro de 2011 com um pedido Internacional em nome da requerente e toda a especificação de patente deste pedido é incorporada aqui por referência cruzada.
[00025] A especificação de patente mencionada no parágrafo anterior descreve que os termos "uma mistura química de carbeto de nióbio e carbeto de titânio" e "carbetos de nióbio/titânio" são compreendidos por serem sinônimos. Além disso, a especificação de patente descreve que o termo "mistura química" é compreendido neste contexto por significar que os carbetos de nióbio e os carbetos de titânio não estão presentes como partículas separadas na mistura mas estão presentes como partículas de carbetos de nióbio/titânio.
[00026] Para o carbeto das frações de volume abaixo de 5%, os carbetos não fazem uma contribuição significativa para a resistência ao desgaste da liga. No entanto, para o carbeto das frações de volume maiores que 60%, há a matriz ferrosa insuficiente para manter os carbetos juntos. Como um resultado, a tenacidade da fratura da liga pode ser inadequada para o maquinário de trituração.
[00027] A matriz pode estar substancialmente livre de ferrita.
[00028] O termo "substancialmente livre de ferrita" indica que a intenção é fornecer uma matriz que compreende a austenita retida sem qualquer ferrita mas ao mesmo tempo reconhece que em qualquer dada situação na prática pode ter uma pequena quantidade de ferrita.
[00029] A liga de ferro fundido branco do produto fundido pode ter uma composição química compreendendo: cromo: 10 a 40% em peso; carbono: 2 a 6% em peso; manganês: 8 a 20% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; e restante do ferro e impurezas incidentais.
[00030] A liga de ferro fundido branco pode compreender 0,5 a 1,0% em peso de silício.
[00031] A liga de ferro fundido branco pode compreender 2 a 4% em peso de carbono.
[00032] A liga de ferro fundido branco do produto fundido pode ter uma composição química compreendendo: cromo: 7 a 36% em peso; carbono: 3 a 8,5% em peso; manganês: 5 a 18% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; titânio: 2 a 13% em peso; e restante do ferro e impurezas incidentais.
[00033] A liga de ferro fundido branco do produto fundido pode ter uma composição química compreendendo: cromo: 7 a 36% em peso; carbono: 3 a 8,5% em peso; manganês: 5 a 18% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; nióbio: 8 a 33% em peso; e restante do ferro e impurezas incidentais.
[00034] A liga de ferro fundido branco do produto fundido pode ter uma composição química compreendendo: cromo: 7 a 36% em peso; carbono: 3 a 8,5% em peso; manganês: 5 a 18% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; nióbio e titânio: 5 a 25% em peso; e restante do ferro e impurezas incidentais.
[00035] A liga de ferro fundido branco do produto fundido pode ter uma composição química compreendendo cromo, carbono, manganês, silício, qualquer um ou mais dos metais de transição titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo, cromo, molibdênio e tungstênio; e restante do ferro e impurezas incidentais, com a quantidade do metal de transição ou metais selecionados de modo que os carbetos deste metal ou metais no produto fundido compreendem até 20% do volume do produto fundido.
[00036] O produto fundido pode ser o equipamento que é submetido à abrasão severa e desgaste por erosão, como bombas de pasta fluida e tubulações, revestimentos de moinhos, trituradores, canaletas de transferência e ferramentas de acoplamento ao solo.
[00037] Também é fornecido o equipamento que é submetido à abrasão severa e desgaste por erosão, como bombas de pasta fluida e tubulações, revestimentos de moinhos, trituradores, canaletas de transferência e ferramentas de acoplamento ao solo que incluem o produto fundido.
[00038] O equipamento pode ser o maquinário de trituração ou bombas de pasta fluida.
[00039] Também é fornecida uma liga de ferro fundido branco compreendendo a seguinte composição química: cromo: 10 a 40% em peso; carbono: 2 a 6% em peso; manganês: 8 a 20% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; e restante do ferro e impurezas incidentais
[00040] A liga de ferro fundido branco pode compreender 12 a 14% em peso de manganês.
[00041] A liga de ferro fundido branco pode compreender 0,5 a 1,0% em peso de silício.
[00042] A liga de ferro fundido branco pode compreender 2 a 4% em peso de carbono.
[00043] Também é fornecida uma liga de ferro fundido branco compreendendo a seguinte composição química: cromo: 7 a 36% em peso; carbono: 3 a 8,5% em peso; manganês: 5 a 18% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; titânio: 2 a 13% em peso; e restante do ferro e impurezas incidentais.
[00044] Também é fornecida uma liga de ferro fundido branco compreendendo a seguinte composição química: cromo: 7 a 36% em peso; carbono: 3 a 8,5% em peso; manganês: 5 a 18% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; nióbio: 8 a 33% em peso; e restante do ferro e impurezas incidentais.
[00045] Também é fornecida uma liga de ferro fundido branco compreendendo a seguinte composição química: cromo: 7 a 36% em peso; carbono: 3 a 8,5% em peso; manganês: 5 a 18% em peso; silício: 0 a 1,5% em peso; nióbio e titânio: 5 a 25% em peso restante do ferro e impurezas incidentais.
[00046] Também é fornecida uma liga de ferro fundido branco compreendendo uma composição química compreendendo cromo, carbono, manganês, silício, qualquer um ou mais dos metais de transição titânio, zircônio, háfnio, vanádio, nióbio, tântalo, cromo, molibdênio e tungstênio; e restante do ferro e impurezas incidentais, com a quantidade do metal de transição ou metais selecionados de modo que os carbetos deste metal ou metais em uma forma sólida da liga compreendem até 20% do volume da forma sólida.
[00047] Também é fornecido um processo de produzir um produto fundido da liga de ferro fundido branco acima descrita, o processo compreendendo as etapas de: (a) formar uma fusão da liga de ferro fundido branco acima descrita; (b) despejar a fusão em um molde para formar o produto fundido; e (c) permitir que o produto fundido resfrie substancialmente a temperatura ambiente.
[00048] Etapa (a) do processo pode compreender adicionar (a) nióbio ou (b) nióbio e titânio à fusão em uma forma que produz partículas de carbeto de nióbio e/ou partículas da mistura química de carbeto de nióbio e carbeto de titânio em uma microestrutura do produto fundido. O processo pode incluir etapas do processo adicionais como descrito na especificação acima mencionada intitulada "Hard Metal Material" depositada em 1 de fevereiro de 2011 com o pedido Internacional acima mencionado em nome da requerente. Como indicado acima, toda a especificação de patente deste pedido é incorporada aqui por referência cruzada.
[00049] O processo pode compreender ainda o tratamento térmico do produto fundido após a etapa (c) pelo: (d) aquecimento do produto fundido a uma temperatura de tratamento de solução; e (e) resfriar rapidamente o produto fundido.
[00050] Etapa (e) pode compreender resfriar rapidamente o produto fundido em água.
[00051] Etapa (e) pode compreender resfriar rapidamente o produto fundido substancialmente a temperatura ambiente.
[00052] A microestrutura resultante pode ser uma matriz de austenita retida e carbetos dispersos na matriz, os carbetos compreendendo 5 a 60% da fração de volume do produto fundido.
[00053] A matriz ferrosa resultante pode ser austenítica na medida em que é substancialmente livre de ferrita. A matriz ferrosa resultante pode ser completamente austenítica devido ao rápido processo de resfriamento.
[00054] A temperatura de tratamento de solução pode estar na faixa de 900°C a 1200°C, tipicamente 1000°C a 1200°C.
[00055] O produto fundido pode ser mantido à temperatura de tratamento de solução por pelo menos uma hora, mas pode ser mantido na referida temperatura de tratamento da solução por pelo menos duas horas, para garantir a dissolução de todos os carbetos secundários e atingir a homogeneização química.
[00056] A liga de ferro fundido branco e o produto fundido serão agora descritos ainda por meio de exemplo somente, e com referência aos desenhos de acompanhamento, nos quais:
[00057] Figura 1 é um micrográfico de uma microestrutura de uma liga de ferro como fundido de acordo com uma modalidade da invenção.
[00058] Figura 2 é um micrográfico de uma microestrutura da liga de ferro como fundido na Figura 1 após tratamento por calor.
[00059] Embora as faixas das composições da liga de ferro fundido branco estejam dentro do escopo da presente invenção, a descrição a seguir é direcionada a uma liga de ferro fundido em particular como um exemplo.
[00060] Nota-se que a requerente realizou um trabalho experimental extensivo em relação à liga de ferro fundido branco da presente invenção que estabeleceu os limites superiores e inferiores das faixas dos elementos e das frações de volume dos carbetos na microestrutura como fundida a seguir da presente invenção compreendendo: (a) uma matriz ferrosa compreendendo austenita retida, a matriz tendo uma composição de: manganês : 8 a 20% em peso carbono: 0,8 a 1,5% em peso; cromo: 5 a 15% em peso; e ferro : restante (incluindo impurezas incidentais); e (b) carbetos de cromo compreendendo 5 a 60% da fração de volume.
[00061] A liga de ferro fundido branco exemplar tem a seguinte composição química: cromo: 20% em peso; carbono: 3% em peso; manganês: 12% em peso; silício: 0,5% em peso; e um restante do ferro e impurezas incidentais.
[00062] Uma fusão desta liga de ferro fundido branco foi preparada e fundida em amostras para trabalho de teste metalúrgico, incluindo teste da dureza, teste da tenacidade e metalografia.
[00063] O trabalho de teste foi executado em amostras como fundidas que foram permitidas a resfriar em moldes a temperatura ambiente. O trabalho de teste também foi realizado nas amostras como fundidas que foram então submetidas a um tratamento por calor da solução envolvendo reaquecer as amostras como fundidas à uma temperatura de 1200 °C por um período de 2 horas seguido por um resfriamento rápido com água.
[00064] Um resumo dos resultados dos testes de dureza e tenacidade é indicado na Tabela 1 abaixo. Tabela 1 - Resumo dos Resultados do Teste
[00065] A microestrutura da liga de ferro fundido branco na forma como fundida (Figura 1) mostra grande dendritos de austenita em uma matriz de austenita eutética. Por contraste, a forma tratada por calor da solução da liga de ferro (Figura 2) mostra dendritos de austenita geralmente bem dispersos em uma matriz de austenita retida. As leituras da medição de ferrita para as amostras como fundidas e tratadas por calor da solução (isto é, leituras de magnetismo), mostram que as amostras foram não-magnéticas. Isto, portanto, indica que as fundições não incluíam ferrita ou martensita ou perlita na matriz ferrosa.
[00066] Análises composicionais da matriz de austenita retida revelaram um teor de cromo em uma solução sólida da matriz de cerca de 12% em peso e um teor de carbono na matriz de cerca de 1,1% em peso. A matriz de austenita retida, portanto, pode ser considerada como aço de manganês com teor de cromo relativamente alto na solução sólida para a dureza melhorada e resistência à corrosão melhorada, que não são características do aço manganês austenítico convencional.
[00067] Além disso, a porcentagem de volume de carbetos de cromo contribuiu para dureza e resistência ao desgaste total.
[00068] Embora os resultados de dureza na Tabela 1 estejam abaixo das medições típicas de dureza de ligas de ferro fundido resistentes ao desgaste, verificou-se que a dureza da liga de ferro aumenta após trabalhos de tratamentos de endurecimento a um nível que é comparável à dureza das ligas de ferro fundido resistente ao desgaste conhecidas.
[00069] Outras amostras da mesma liga de ferro fundido branco foram fundidas e em seguida, submetidas ao tratamento térmico a 1200 °C por um período de 2 horas.
[00070] As amostras tem uma microestrutura compreendendo dendritos de austenita primários mais carbetos eutéticos e austenita eutética.
[00071] Microanálise das amostras revelaram o seguinte: • Ambos os elementos de cromo e carbono se dividem de forma pesada para uma fase de carbeto que foi identificada como (Fe,Cr,Mn)7C3 por Difração de Elétrons Retroespalhados. • Para uma primeira aproximação, o elemento manganês é uniformemente distribuído entre os carbetos e fases de austenita. • 11,3% por volume de uma microestrutura consistem em dendritos de austenita primários. • 22,3% por volume de uma microestrutura consistem em carbetos eutéticos. • 66,4% por volume de uma microestrutura consistem em austenita eutética. • O teor de carbono da fase de austenita foi 0,98% em peso. • O teor de manganês das fases de austenita foi 11,8% em peso e 11,6% em peso. • A matriz ferrosa da liga consiste em 11,3% por volume de dendritos de austenita primários e 66,4% por volume da austenita eutética. • A química da matriz ferrosa foi Fe-12Cr-12Mn-1,0C-0,4Si, que é essencialmente um aço de manganês básico contendo 12% de cromo na solução sólida.
[00072] O teste de tenacidade da fratura foi realizado em duas amostras de acordo com o procedimento descrito em "Double Torsion Technique as a Universal Fracture Toughness Method", Outwater, J.O. et al., Fracture Toughness and Slow-Stable Cracking, ASTM STP 559, American Society for Testing e Materials, 1974, pp 127- 138.
[00073] A requerente descobriu que a presença de manganês na liga permitiu que a matriz ferrosa se tornasse endurecida por trabalho de superfície pela ação da carga compressiva durante o serviço para fornecer um material com resistência ao desgaste moderada e excelente tenacidade, atribuível à presença de uma estrutura austenítica metaestável, formada pelo resfriamento rápido com água do produto fundido a partir da temperatura de cerca de 1200 °C a temperatura ambiente. A estrutura totalmente austenítica poderia ser mantida durante o resfriamento a temperatura ambiente devido a presença de ambos um alto teor de manganês e um determinado teor de carbono.
[00074] Devido à combinação sinérgica da presença do manganês, um produto fundido que foi feito de uma liga de ferro fundido branco da invenção fornece tenacidade da fratura significativamente melhorada em comparação a um ferro fundido branco com alto cromo regular, em combinação com as vantagens do ferro fundido branco de (a) alta abrasão e resistência ao desgaste por erosão, (b) relativamente elevado limite de elasticidade, e (c) resistência a corrosão moderada em ambientes ácidos.
[00075] A liga de ferro fundido branco do exemplo acima mencionado tem uma tenacidade da fratura média de 56,3 MPaVm. Este resultado se compara favoravelmente com os valores de tenacidade de 25-30 MPa.Vm. para ferros fundidos brancos com alto cromo. Prevê-se que esta tenacidade da fratura torna as ligas adequadas para uso em aplicações de alto impacto, tais como bombas, incluindo bombas de cascalho e bombas de pasta fluida. As ligas são também adequadas para máquinas para britagem de rocha, de minerais ou minérios, como trituradores primários.
[00076] Uma das vantagens da liga de ferro fundido branco da presente invenção é que o trabalho a quente da liga como formado rompe o carbeto em carbetos discretos, melhorando assim a ductilidade da liga.
[00077] Referência a qualquer técnica anterior na especificação não é, e não deve ser tomada como uma confirmação ou qualquer forma de sugestão que esta técnica faz parte do conhecimento geral comum na Austrália ou em qualquer outro país.
[00078] Muitas modificações podem ser feitas à modalidade preferida da presente invenção como descrito acima, sem se afastar do escopo e espírito da presente invenção.
[00079] Será entendido que o termo "compreende" ou suas variantes gramaticais como usado nesta especificação e reivindicações é equivalente ao termo "inclui" e não deve ser tomado como excluindo a presença de outros recursos ou elementos.
Claims (9)
1. Produto fundido de uma liga de ferro fundido branco tendo uma microestrutura tratada com solução, a microestrutura sendo caracterizada por: (a) uma matriz ferrosa compreendendo austenita retida, a matriz tendo uma composição de: manganês: 8 a 20% em peso carbono: 0,8 a 1,5% em peso; cromo: 5 a 15% em peso; e ferro: restante (incluindo impurezas incidentais); e (b) carbetos de cromo dispersos na matriz, os carbetos compreendendo de 15 a 60% da fração de volume da liga.
2. Produto fundido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela concentração de carbono na matriz ser menor do que 1,2% em peso.
3. Produto fundido, de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pela concentração de carbono na matriz ser maior do que 1% em peso.
4. Produto fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 3, caracterizado pela microestrutura compreender de 15 a 30% de volume dos carbetos dispersos na matriz de austenita retida.
5. Produto fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelos carbetos compreenderem carbetos de cromo-ferro-manganês.
6. Produto fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado por, após tratamento com solução, a matriz ferrosa compreender dendritos de austenita primários e/ou austenita eutética e a fase de carbeto compreender carbetos primários de cromo-ferro-manganês e/ou carbetos eutéticos de cromo- ferromanganês.
7. Produto fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizado pelos carbetos incluírem adicionalmente carbeto de nióbio e/ou uma mistura química de carbeto de nióbio e carbeto de titânio.
8. Produto fundido, de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pela matriz ser livre de ferrita.
9. Equipamento que é submetido à abrasão severa e desgaste por erosão, caracterizado por incluir o produto fundido, conforme definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 8.
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