CS216227B2

CS216227B2 - Castings resisting the abrasion and repeated impacts and method of making the same

Info

Publication number: CS216227B2
Application number: CS23068A
Authority: CS
Inventors: Victor Joiret
Original assignee: Victor Joiret
Priority date: 1967-01-13
Filing date: 1968-01-12
Publication date: 1982-10-29
Also published as: FI50933C; DK139391B; CH479710A; ES349501A1; FI50933B; FR1573013A; DE1298390B; BE693669A; GB1218981A; NL6800375A; NO122077B

Description

Vynález se týká odlitků ' odolných . proti otěru a opakovaným . · nárazům, . - jako jsou koule a vykládací desky drtičů, - a způsobu jejich výroby.

V průmyslu drcení materiálů se používají drticí tělesa o různém složení a různých vlastnostech, a to mimo jiné drticí tělesa kovaná z ocele, nebo drticí tělesa, odlitá z perlitické nebo martensitické bílé litiny nebo z chromových slitin.

Při většině použití jsou drticí tělesa, odlitá z chromových slitin, odolnější proti otěru, než tělesa z ocele nebo perlitické bílé litiny a odolnější proti opakovaným nárazům než drticí tělesa z martensitické bílé litiny. Používání drticích těles z chromových slitin je velmi rozšířené v průmyslu výroby cementu, kde je obzvlášť výhodné.

Známé chromové slitiny, používané k výrobě drticích těles, mají kromě železa hmotnostní složení- 1,5 až 3 % uhlíku, 0,5 až 1,5 manganu, maximálně 1 % křemíku, 0,06% síry, 0,06 % fosforu a 11 až 13 % chrómu.

Kromě toho obsahují často též až 0,8 hmotnostního % molybdenu a/nebo až 0,7 hmotnostního % niklu. Podle rozměru drticích těles mají známé chromové slitiny, do průměru 50 mm drticích těles, tvrdost 50 až 60 HRC a 51 až 53 HRC při průměru 50 mm a větším, přičemž obsah zbytkového austenitu v chromových slitinách - přesahuje vždy 3 % - a často 5 %.

Odolnost materiálu proti otěru je tím lepší, čím větší je tvrdost, avšak odolnost proti opakovaným nárazům se snižuje se vzrůstajícím obsahem zbytkového austenitu, přičemž v rozmezí nízkých obsahů austenitu se jeho obsah zvyšuje s tvrdostí.

Drticí tělesa, vyrobená z těchto známých slitin, mají sice větší odolnost proti otěru než ostatní uvedená známá drticí tělesa, nemají však při průměrech rovných nebo větších než 50 mm, dostatečnou odolnost proti opakovaným rázům, byly-li použité slitiny vyrobeny s tvrdostí vyšší než 58 HRC. Tento nedostatek je způsoben tím, že za těchto poměrů a s přihlédnutím k silným rázům, jimž jsou velká drticí tělesa běžně vystavena, zůstává v nich obsah zbytkového austenitu příliš vysoký, totiž 7 % a i vyšší, a má při nárazech za následek vznik vnitřních pnutí, která mohou způsobit předčasné zničení drticích těles rozbitím nebo odprýskáním.

Tyto nevýhody odstraňují odlitky odolné proti otěru a opakovaným nárazům, jako koule a vykládací desky drtičů z chromové slitiny, obsahující chrom v množství 14 až 27 hmotnostních °/o, uhlík v množství 2 až 3 hmotnostní -%o! a zbytek železo a nevyhnutelné nečistoty, přičemž tvrdost odlitku je v rozmezí od 59 do 63 HRC podle vynálezu. Podstata vynálezu spočívá v tom, že mezní poměr obsahu chrómu k obsahu uhlíku v odlitku činí 4 á hmotnostní % Cr — 5 . hmotnostní % C í 12 a odlitek má martenzitickou strukturu, obsahující nejvýše 3 hmot nostní - % zbytkového - austenitu a primární a sekundární karbidy.

Vynález se rovněž týká způsobu výroby uvedených odlitků, a jeho podstata spočívá v tom, že se odlitky tepelně zpracují kalením - z teploty 950 až 1100 °C a popouštěním při teplotě 440 až 530 °C.

Odlitky podle vynálezu se vyznačují vysokou odolností proti otěru a opakovaným nárazům a mají dlouhou životnost, takže se velmi dobře hodí pro· použití v technice drcení materiálu, např. cementářských surovin a slínků.

Na obr. 1 a 2 jsou v diagramu Cr — C znázorněna čtyřúhelníkem složení chromových slitin pro odlitky podle- vynálezu.

Obsah chrómu a uhlíku ve slitinách, vyjádřený v hmotnostních °/o, leží podle obr. 1 uvnitř čtyřúhelníku daného souřadnicemi

Cr = 22	C — 2
Cr = 27	C -= 3
Cr = 14	C = - 2
Cr = 19	C = 3

Přítomnost jiných legujících prvků, například molybdenu, vanadu, wolframu, - niobu, titanu nebo tantalu, není nezbytná k dosažení minimálních žádaných vlastností odlitků. Mají-li mít odlitky obzvlášť dobré mechanické vlastnosti, je však třeba, aby obsahovaly tyto legující prvky.

Obsah jiných obvyklých prvků, jako je mangan, křemík, síra a fosfor není kritický, pokud spadá do rozmezí běžného u nelegovaných ocelí.

Chromové slitiny s - obsahem chrómu a uhlíku, daným čtyřúhelníkem s uvedenými souřadnicemi, lze podle množství chrómu a uhlíku rozdělit na dvě skupiny I a II, jak ukazuje obr. 2. Chromové slitiny skupiny I jsou levnější než chromové slitiny skupiny

II.

Při tepelném zpracování k dosažení žádaných vlastností se odlitky kalí v klidném nebo ve dmýchaném vzduchu z teploty 950 stupňů Celsia až 1100 °C. Přesná teplota kalení v tomto rozmezí je závislá na obsahu chrómu a uhlíku v chromové slitině a má být tím vyšší, čím větší je hodnota veličiny „%Cr — 5 . %C“; všechny faktory při kalení je třeba zvolit tak, aby po zakalení byla struktura chromové slitiny prostá perlltu a bainitu a obsahovala nejvýše 20 % stabilizovaného austenitu; takto zakalená chromová slitina se popouští při teplotě 440 °C až 530 °C, přičemž přesná teplota v tomto rozmezí má být tím větší, čím větší je hodnota veličiny ,,% Cr — 5 . % C“.

Účelem popouštění je přeměna stabilizovaného austenitu vzniklého při zakalení. Popouštění má probíhat tak dlouho a při takové teplotě, aby se přeměnil prakticky veškerý stabilizovaný austenit, aniž by přitom vznikl perlit, který by způsobil značné snížení tvrdosti odlitku. U některých chromo2 1 G 2 2 7 vých slitin skupiny II, jejichž složení leží na horní hranici čtyřúhelníku vymezujícího obsahy chrómu a uhlíku, může obsah austenitu po kalení někdy o něco málo převyšovat 20 °/o. V tomto případě se dosáhne téměř úplné přeměny austenitu, stabilizovaného· při kalení, dvojím za sebou následujícím popouštěním, přičemž při druhém popouštění se používá poněkud nižší , teploty než při prvém.

Pokusy ukázaly, že po takovém tepelném zpracování mají odlitky podle vynálezu tvrdost 59 · až 63 HRC a obsah zbytkového austenitu menší než 3 %.

Koule a vykládací desky pro· drtiče a jiné odlitky podle vynálezu, které mají být vystaveny opětovaným nárazům, mají vynikající vlastnosti, jak ukazuje následující příklad.

V první komoře trubkového mlýna na slínky, o průměru 3,2 m, byly srovnávány současně po dobu 3034 hodin mlecí koule s původním průměrem 80 mm, které byly rozděleny do čtyř skupin po 100 mlecích koulích. První a druhá skupina byly srovnávací a třetí a čtvrtá skupina má chemické složení podle vynálezu. Chemické a strukturální složení, tepelné zpracování a mechanické vlastnosti těchto různých mlecích koulí jsou uvedeny v následujícím:

Chemické složení v hmot. %:

první skupina: C2,05 druhá skupina: C2,18 třetí skupina: C2,16 čtvrtá skupina:

C 2,15

Si 0,44

Si 0,42

Si 0,49

Si 0,47

Mn 0,52

Mn 0,44

Mn 0,48

Mn 0,47

Cr 12,26

Cr 12,03

Cr 17,46

Mo 0,68

Cr 16,89

Tepelné zpracování:

první skupina: zakalení v oleji druhá skupina: zakalení v oleji třetí skupina: zakalení ve dmýchaném vzduchu z teploty 1000 °C a popouštění při 400 stupních Celsia čtvrtá skupina: zakalení ve dmýchaném vzduchu z teploty 990 °C a popouštění při 465 °C

Struktura matrice:

první skupina: martensit + 7 % zbytkového austenitu druhá skupina: martensit + 10 % zbytkového austenitu třetí skupina: martensit + 2 · % zbytkového austenitu čtvrtá skupina: martensit + 2,5 % zbytkového austenitu

Tvrdost:

prvá skupina 56 HRC druhá skupina 62 HRC třetí skupina 61 HRC čtvrtá skupina 60,5 HRC

Při zkoušce opotřebení byly zjištěny ná-. sledující výsledky, přičemž opotřebení je uváděno v g na mlecí kouli:

první skupina: druhá skupina: třetí skupina: čtvrtá skupina:

286 + 14 g

477 + 21 g

254 + 10 g

491 + 21 g

Claims

1. Odlitky odolné proti otěru a opakovaným nárazům, jako· koule a vykládací desky drtičů z chromové slitiny, obsahující chrom v množství 14 až 27 hmotnostních %, uhlík v množství 2 až 3 hmotnostních % a zbytek železo a nevyhnutelné nečistoty, přičemž tvrdost odlitku je v rozmezí od 59 do 63 HRC, vyznačené tím, že mezní poměr obsahu chrómu k obsahu uhlíku v odlitku činí 4 á hmotnostní · % Cr — 5 . hmotnostní W C í 12 a odlitek má martenzitic kou strukturu, obsahující nejvýše 3 hmotnostní % zbytkového austenitu a primární a sekundární karbidy.

2. Způsob výroby odlitků podle bodu 1, vyznačený tím, že se tepelně zpracují kalením z teploty 950 až 1100 °C a popouštěním při teplotě; 440 až 530 °C.

3. Způsob podle bodu 2, vyznačený tím, že se popouštění provádí ve dvou za sebou následujících stupních při teplotě 440 až 530 °C.