EA019270B1 - Abrasion-resistant cast iron - Google Patents
Abrasion-resistant cast iron Download PDFInfo
- Publication number
- EA019270B1 EA019270B1 EA201100213A EA201100213A EA019270B1 EA 019270 B1 EA019270 B1 EA 019270B1 EA 201100213 A EA201100213 A EA 201100213A EA 201100213 A EA201100213 A EA 201100213A EA 019270 B1 EA019270 B1 EA 019270B1
- Authority
- EA
- Eurasian Patent Office
- Prior art keywords
- cast iron
- casting
- chromium
- carbon
- castings
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности к составам чугунов, применяемых для изготовления деталей, работающих в условиях ударно-абразивного износа, например мелющих тел (шаров, цильпебсов и др.) шаровых мельниц в цементной, строительной, горно-добывающей и других областях промышленности.The invention relates to metallurgy, in particular to the compositions of cast irons used for the manufacture of parts operating in conditions of impact-abrasive wear, for example grinding bodies (balls, tsilpebs, etc.) of ball mills in cement, construction, mining and other industries.
Известно достаточно большое количество составов чугуна, износостойкость которого повышается за счет введения и правильного подбора вводимых количеств различных легирующих добавок, в частности хрома, марганца, никеля и т.д. [1-5]. Все эти и другие известные составы чугунов, как правило, разрабатываются для определенных условий производства и конкретных применений (в частности, конкретной массы отливки) и при изменении условий могут проявлять недостатки, связанные с несоответствием требованиям, предъявляемым к ряду физико-механических характеристик.A fairly large number of cast iron compositions are known, the wear resistance of which increases due to the introduction and the correct selection of the input amounts of various alloying additives, in particular chromium, manganese, nickel, etc. [1-5]. All these and other known compositions of cast irons, as a rule, are developed for specific production conditions and specific applications (in particular, a specific casting mass) and, when the conditions change, may exhibit disadvantages associated with non-compliance with the requirements for a number of physical and mechanical characteristics.
В частности, известен износостойкий чугун [6] со следующим химическим составом, мас.%: углерод 2,6-3,1, кремний 0,6-1,3, марганец 0,5-1,5, хром 0,07-0,2, титан 0,1-0,2, молибден 0,01-0,02, ванадий 0,07-0,015, никель 0,02-0,04, медь 0,03-0,04, вольфрам 0,01-0,02, алюминий 0,03-0,05, сера 0,08-0,13, фосфор 0,06-0,08, железо - остальное. Недостатком этого чугуна является все же недостаточная износо- и ударостойкость, связанная с недостаточным содержанием карбидообразующих элементов (суммарное содержание составляет 0,4-0,8 мас.%), которые, в связи с этим, не обеспечивают получение в чугуне необходимых количества и твердости карбидов цементитного типа, повышающих износостойкость отливок мелющих тел.In particular, wear-resistant cast iron [6] is known with the following chemical composition, wt.%: Carbon 2.6-3.1, silicon 0.6-1.3, manganese 0.5-1.5, chromium 0.07- 0.2, titanium 0.1-0.2, molybdenum 0.01-0.02, vanadium 0.07-0.015, nickel 0.02-0.04, copper 0.03-0.04, tungsten 0, 01-0.02, aluminum 0.03-0.05, sulfur 0.08-0.13, phosphorus 0.06-0.08, iron - the rest. The disadvantage of this cast iron is still insufficient wear and tear resistance associated with the insufficient content of carbide-forming elements (the total content is 0.4-0.8 wt.%), Which, in connection with this, do not provide the required amount and hardness in cast iron cementitious carbides that increase the wear resistance of castings of grinding media.
Наиболее близким по своей сущности и достигаемому техническому результату к заявляемому износостойкому чугуну является чугун [7] следующего химического состава, мас.%: углерод 2,0-2,5, кремний 0,3-0,5, марганец 1,7-2,6, хром 15-18, титан 0,05-0,1, никель 0,4-0,8, железо - остальное. Недостатком такого чугуна являются трудности его получения при выплавке, так как он, по сути, является синтетическим, получаемым только в электропечах путем науглероживания стального лома и использования ферросплавов хрома. Из-за низкого содержания углерода такой чугун обладает повышенной склонностью к образованию усадочных раковин и пористости в отливках, что снижает его преимущества в отношении прочности, износостойкости и ударостойкости.The closest in essence and the technical result achieved to the claimed wear-resistant cast iron is cast iron [7] of the following chemical composition, wt.%: Carbon 2.0-2.5, silicon 0.3-0.5, manganese 1.7-2 6, chrome 15-18, titanium 0.05-0.1, nickel 0.4-0.8, iron - the rest. The disadvantage of such cast iron is the difficulty of its production during smelting, since it, in fact, is synthetic, obtained only in electric furnaces by carburizing steel scrap and using chromium ferroalloys. Due to the low carbon content, such cast iron has an increased tendency to form shrink shells and porosity in castings, which reduces its advantages in terms of strength, wear resistance and impact resistance.
Известно, что формирование структуры чугуна происходит при затвердевании отливки, а основными факторами, влияющими на структурообразование чугуна, являются его химический состав и скорость охлаждения отливки в форме, которая, в свою очередь, определяется массой отливки. Таким образом, для расширения возможных сфер применения износостойкого чугуна определенного состава, желательным было бы, чтобы качество отливок, получаемых их чугуна этого состава, не зависело, в частности, от массы отливок.It is known that the formation of the structure of cast iron occurs during the solidification of the casting, and the main factors affecting the structure formation of cast iron are its chemical composition and the cooling rate of the casting in the form, which, in turn, is determined by the mass of the casting. Thus, in order to expand the possible areas of application of wear-resistant cast iron of a certain composition, it would be desirable that the quality of castings obtained by their cast iron of this composition does not depend, in particular, on the mass of castings.
Задачей изобретения является разработка состава экономнолегированного износостойкого чугуна, который обеспечивал бы высокую твердость отливки при равномерном распределении твердости по всему сечению. Состав должен обеспечивать возможность получения отливок различной массы (в частности, от 0,013 до 5,7 кг) с одинаково высокими значениями твердости и равномерности распределения твердости по сечению отливки.The objective of the invention is to develop a composition of economically alloyed wear-resistant cast iron, which would provide high hardness of the casting with a uniform distribution of hardness throughout the cross section. The composition should provide the ability to obtain castings of various weights (in particular, from 0.013 to 5.7 kg) with equally high values of hardness and uniformity of distribution of hardness over the cross section of the casting.
Поставленная задача решается заявляемым износостойким чугуном, содержащим, мас.%:The problem is solved by the claimed wear-resistant cast iron, containing, wt.%:
углеродcarbon
2,6-3,1 кремний2.6-3.1 silicon
0,6 - 1,3 марганец0.6 - 1.3 manganese
0,5 - 1,5 никель0.5 - 1.5 nickel
0,2 - 0,5 титан0.2 - 0.5 titanium
0,1-0,2 сера0.1-0.2 sulfur
0,03-0,12 фосфор0.03-0.12 phosphorus
0,06 - 0,1 хром железо0.06 - 0.1 chrome iron
1,0-12,0 остальное, причем содержание хрома находится в обратно пропорциональной зависимости от скорости охлаждения отливки, определяемой величиной массы отливки.1.0-12.0 the rest, and the chromium content is inversely proportional to the cooling rate of the casting, determined by the weight of the casting.
При разработке и испытаниях заявляемого (базового) состава чугуна авторами было установлено, что сохранить высокие показатели твердости отливки и равномерности распределения твердости по объему отливки при различных массах отливок можно путем дифференцированного изменения содержания хрома в рамках указанных выше диапазонов значений.When developing and testing the inventive (basic) composition of cast iron, the authors found that it is possible to maintain high values of the hardness of the casting and the uniformity of the distribution of hardness over the volume of the casting for different masses of castings by differentially changing the chromium content within the above ranges of values.
Так, для форм выполнения, в которых заявляемый износостойкий чугун предназначен для изготовления отливок (мелющих тел) массой менее 0,5 кг (соответственно диаметр шаров составляет до 40 мм), содержание хрома предпочтительно составляет 1,0-6,0 мас.% при условии, что соотношение (мас.%/мас.%) хром/углерод = 0,35-2,1.So, for forms of execution in which the inventive wear-resistant cast iron is intended for the manufacture of castings (grinding bodies) weighing less than 0.5 kg (respectively, the diameter of the balls is up to 40 mm), the chromium content is preferably 1.0-6.0 wt.% provided that the ratio (wt.% / wt.%) chromium / carbon = 0.35-2.1.
Для форм выполнения, в которых заявляемый износостойкий чугун предназначен для изготовления отливок (мелющих тел) массой от 0,5 до 5,7 кг (соответственно диаметр шаров составляет от 40 до 110 мм), содержание хрома составляет 6,0-12,0 мас.% при условии, что соотношение (мас.%/мас.%)For forms of execution in which the inventive wear-resistant cast iron is intended for the manufacture of castings (grinding media) weighing from 0.5 to 5.7 kg (respectively, the diameter of the balls is from 40 to 110 mm), the chromium content is 6.0-12.0 wt. .% provided that the ratio (wt.% / wt.%)
- 1 019270 хром/углерод = 2,1-4,2.- 1 019270 chromium / carbon = 2.1-4.2.
В предпочтительных формах реализации в заявляемом износостойком чугуне суммарное содержание углерода и кремния составляет 3,2-4,4 мас.%.In preferred forms of implementation in the inventive wear-resistant cast iron, the total content of carbon and silicon is 3.2-4.4 wt.%.
Приведенные выше диапазоны содержания хрома и соотношений между содержанием хрома и углерода были получены расчетно-экспериментальным путем. Исходные данные, расчетные показатели и полученные характеристики твердости отливок по некоторым из экспериментов приведены в нижеследующей таблице.The above ranges of chromium content and the ratios between the content of chromium and carbon were obtained by calculation and experimental methods. The initial data, calculated indicators and obtained characteristics of the hardness of the castings for some of the experiments are shown in the table below.
Зависимость содержания хрома от массы отливок в базовом составе чугуна (мас.%: С=2,6-3,1; 81=0,6-1,3; Μη=0,5-1,5; Νΐ=0,2-0,5; Τί=0,1-0,2; 8=0,03-0,12; Р=0,06-0,1; Сг=1,0-12,0; Ре - остальное)The dependence of the chromium content on the mass of castings in the basic composition of cast iron (wt.%: C = 2.6-3.1; 81 = 0.6-1.3; Μη = 0.5-1.5; Νΐ = 0.2 -0.5; Τί = 0.1-0.2; 8 = 0.03-0.12; P = 0.06-0.1; Cr = 1.0-12.0; D - rest)
Примечание: расчетный объем и расчетная масса шара вычислены по условному диаметру при плотности белого чугуна 7,35 г/см3.Note: the estimated volume and estimated mass of the ball are calculated by the nominal diameter with a density of white cast iron 7.35 g / cm 3 .
Из таблицы можно сделать следующие выводы.The following conclusions can be drawn from the table.
При соотношениях (мас.%/мас.%) хром/углерод = 0,35-2,1, что соответствует содержанию хрома в чугуне 1,0-6,0 мас.%, в структуре чугуна преобладают карбиды цементитного типа Ре3С и (РеСг)3С, которые имеют твердость 800-1000 кгс/мм2 [8]. Таким образом, базовый состав заявляемого износостойкого чугуна с соотношением (мас.%/мас.%) хром/углерод = 0,35-2,1 целесообразно использовать для получения мелких отливок (шаров, цильпебсов и т.п.) массой до 0,5 кг. При этом обеспечивается необходимая твердость отливок как на их поверхности, так и по всему объему без предварительной термообработки.At ratios (wt.% / Wt.%) Of chromium / carbon = 0.35-2.1, which corresponds to the chromium content in cast iron of 1.0-6.0 wt.%, Cementitious carbides of the type Re 3 C prevail in the structure of cast iron and (FeCg) 3 C, which have a hardness of 800-1000 kgf / mm 2 [8]. Thus, the basic composition of the inventive wear-resistant cast iron with a ratio (wt.% / Wt.%) Chromium / carbon = 0.35-2.1, it is advisable to use to obtain small castings (balls, tsilpebs, etc.) weighing up to 0, 5 kg This ensures the necessary hardness of the castings both on their surface and throughout the volume without preliminary heat treatment.
При соотношениях (мас.%/мас.%) хром/углерод = 2,7-3,2, что соответствует содержанию хрома в чугуне 7,0-9,0 мас.%, в структуре чугуна наряду с карбидами (РеСг)3С постоянно увеличивается число карбидов (РеСг)7С3 с микротвердостью до 1300 кгс/мм2, которые обеспечивают удовлетворительную твердость отливок мелющих тел большей массы, в частности от 1,0 до 2,2 кг (соответственно диаметр от 60 до 80 мм), как на поверхности, так и на расстоянии 1/2 радиуса шара.At ratios (wt.% / Wt.%) Chromium / carbon = 2.7-3.2, which corresponds to the chromium content in cast iron of 7.0-9.0 wt.%, In the structure of cast iron along with carbides (FeCg) 3 The number of carbides (FeCg) 7 C 3 with a microhardness of up to 1300 kgf / mm 2 is constantly increasing, which ensures satisfactory hardness of castings of grinding media of a larger mass, in particular from 1.0 to 2.2 kg (respectively, diameter from 60 to 80 mm) both on the surface and at a distance of 1/2 the radius of the ball.
При соотношениях (мас.%/мас.%) хром/углерод = 3,2-4,2, что соответствует содержанию хрома в чугуне 10,0-12,0 мас.%, в структуре чугуна преобладают карбиды (РеСг)7С3, микротвердость которых составляет 1300-1500 кгс/мм2 и которые позволяют получать более массивные шары массой до 5,7 кг (соответственно диаметром до 110 мм).At ratios (wt.% / Wt.%) Chromium / carbon = 3.2-4.2, which corresponds to the chromium content in cast iron 10.0-12.0 wt.%, Carbides (FeCg) 7 С prevail in the structure of cast iron 3 , the microhardness of which is 1300-1500 kgf / mm 2 and which allow to obtain more massive balls weighing up to 5.7 kg (respectively, with a diameter of up to 110 mm).
При дальнейшем повышении соотношения (мас.%/мас.%) хром/углерод до более 6-9 и концентрации хрома более 18-20 мас.% чугуны приобретают также коррозионную стойкость, т.к. помимо карбидов М7С3 существенно увеличивается число включений карбидов М23С6 [8, 9].With a further increase in the ratio (wt.% / Wt.%) Of chromium / carbon to more than 6–9 and chromium concentration of more than 18–20 wt.%, Cast irons also acquire corrosion resistance, since in addition to M 7 C 3 carbides, the number of M 23 C 6 carbide inclusions increases significantly [8, 9].
Износостойкий чугун предложенного состава можно выплавлять как в вагранке, так и в кислой электропечи. При выплавке чугуна в вагранке содержание хрома в чугуне не должно превышать 6 мас.%. Чугун с более высоким содержанием хрома (до 12 мас.%) более целесообразно выплавлять в электропечи.Wear-resistant cast iron of the proposed composition can be smelted both in a cupola and in an acidic furnace. When smelting cast iron in a cupola, the chromium content in cast iron should not exceed 6 wt.%. Cast iron with a higher chromium content (up to 12 wt.%) Is more advisable to melt in an electric furnace.
В качестве шихтовых материалов может быть использован передельный чугун ПЛ-2, лом и отходы коррозионно-стойких и жаростойких хромистых сталей, содержащих, мас.%: хром 16-18, титан не более 0,8, никель не более 0,6. Примеси титана и никеля в ломе являются основным источником этих полезных элементов в составе чугуна. Для получения более высокого содержания хрома (7-12 мас.% и более) в электропечь необходимо дополнительно вводить углеродистый феррохром.Reducing cast iron PL-2, scrap and waste products of corrosion-resistant and heat-resistant chromium steels containing, wt.%: Chromium 16-18, titanium no more than 0.8, nickel no more than 0.6 can be used as charge materials. Impurities of titanium and nickel in scrap are the main source of these useful elements in the composition of cast iron. To obtain a higher chromium content (7-12 wt.% Or more), carbon ferrochrome must be added to the electric furnace.
Таким образом, создание экономнолегированного износостойкого чугуна с дифференцированным содержанием хрома в зависимости от скорости охлаждения отливки, определяемой массой отливки, обеспечивает достижение твердости и соответственно износостойкости отливок мелющих тел без предварительной термообработки.Thus, the creation of economically alloyed wear-resistant cast iron with differentiated chromium content depending on the cooling rate of the casting, determined by the mass of the casting, ensures the hardness and, therefore, wear resistance of the castings of grinding media without preliminary heat treatment.
Источники информации.Information sources.
1. Патент КИ № 2332507 С1, опубл. 27.08.2008.1. Patent KI No. 2332507 C1, publ. 08/27/2008.
2. Патент ΒΥ № 11609 С1, опубл. 27.02.2009.2. Patent No. 11609 C1, publ. 02/27/2009.
- 2 019270- 2 019270
3. Патент КИ№ 2345160 С1, опубл. 27.01.2009.3. Patent KI No. 2345160 C1, publ. 01/27/2009.
4. Патент 1Р № 3268238 В2, опубл. 16.02.1999.4. Patent 1P No. 3268238 B2, publ. 02.16.1999.
5. Патент ЕР № 0525932 В1, опубл. 03.02.1993.5. Patent EP No. 0525932 B1, publ. 02/03/1993.
6. Патент ΒΥ 10946 С1, опубл. 12.05.2006.6. Patent No. 10946 C1, publ. 05/12/2006.
7. Патент ΚΖ № 11737 А, опубл. 15.07.2002.7. Patent ΚΖ No. 11737 A, publ. 07/15/2002.
8. Поддубный А.Н., Романов Л.М. Износостойкие отливки из белых чугунов для металлургии и машиностроения. - Брянск: Придесенье, 1999, с. 14-20.8. Poddubny A.N., Romanov L.M. Wear-resistant castings from white cast iron for metallurgy and mechanical engineering. - Bryansk: Pridesenie, 1999, p. 14-20.
9. Гарбер М.Е. Отливки из белых износостойких чугунов. - М.: Машиностроение, 1972, с. 16-35.9. Garber M.E. Castings made of white wear-resistant cast irons. - M.: Mechanical Engineering, 1972, p. 16-35.
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201100213A EA019270B1 (en) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Abrasion-resistant cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
EA201100213A EA019270B1 (en) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Abrasion-resistant cast iron |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
EA201100213A1 EA201100213A1 (en) | 2012-04-30 |
EA019270B1 true EA019270B1 (en) | 2014-02-28 |
Family
ID=46145165
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
EA201100213A EA019270B1 (en) | 2010-10-26 | 2010-10-26 | Abrasion-resistant cast iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
EA (1) | EA019270B1 (en) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2428821A1 (en) * | 1974-06-14 | 1975-12-18 | Goetzewerke | WEAR-RESISTANT CAST IRON ALLOY WITH LAMELLAR TO BONE-SHAPED GRAPHITE EXECUTION |
EP0014655A1 (en) * | 1979-02-05 | 1980-08-20 | ACIERIES THOME CROMBACK Société anonyme dite: | Process for the manufacture of grinding members of an iron alloy |
RU2019569C1 (en) * | 1992-12-28 | 1994-09-15 | Кульбовский Иван Кузьмич | Process for manufacturing castings of white iron |
RU2153536C1 (en) * | 1999-07-16 | 2000-07-27 | АООТ "Кушвинский завод прокатных валков" | Wear-resistant cast iron |
-
2010
- 2010-10-26 EA EA201100213A patent/EA019270B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2428821A1 (en) * | 1974-06-14 | 1975-12-18 | Goetzewerke | WEAR-RESISTANT CAST IRON ALLOY WITH LAMELLAR TO BONE-SHAPED GRAPHITE EXECUTION |
EP0014655A1 (en) * | 1979-02-05 | 1980-08-20 | ACIERIES THOME CROMBACK Société anonyme dite: | Process for the manufacture of grinding members of an iron alloy |
RU2019569C1 (en) * | 1992-12-28 | 1994-09-15 | Кульбовский Иван Кузьмич | Process for manufacturing castings of white iron |
RU2153536C1 (en) * | 1999-07-16 | 2000-07-27 | АООТ "Кушвинский завод прокатных валков" | Wear-resistant cast iron |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EA201100213A1 (en) | 2012-04-30 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102218051B1 (en) | High-hardness, high-toughness, wear-resistant steel plate and manufacturing method thereof | |
KR102218050B1 (en) | High-strength, high-toughness, wear resistant steel plate and manufacturing method thereof | |
CN105568134A (en) | Steel for carbon hub bearing of microalloying car and production method thereof | |
JP6014682B2 (en) | Wear-resistant austenitic steel with excellent ductility and method for producing the same | |
CN102418030B (en) | Wear-resistant low-chromium ferrous alloy material and production method thereof | |
RU2452786C1 (en) | Wear resistant cast iron | |
CN110129657A (en) | A kind of production method of track pin hot rolled circular steel | |
CN107630165B (en) | NM600 high-strength wear-resistant pipe and manufacturing process thereof | |
CN110724874A (en) | High-manganese austenitic steel with corrosion and wear resistance and preparation method of hot rolled plate | |
EA019270B1 (en) | Abrasion-resistant cast iron | |
KR960006038B1 (en) | Chrom-carbide type alloy | |
SU1120030A1 (en) | Cast iron | |
Wenbang et al. | Design and control of chemical compositions for high-performance austempered ductile iron. | |
US10787726B2 (en) | Ductile iron composition and process of forming a ductile iron component | |
US4929416A (en) | Cast steel | |
CN109750231B (en) | Alloy steel and preparation method and application thereof | |
KR100198972B1 (en) | Complex carbide | |
RU2356989C1 (en) | White cast iron | |
SU1068530A1 (en) | Wear resistant cast iron | |
SU1548247A1 (en) | Cast iron for metal-rolling rolls | |
SU1357455A1 (en) | Wear-resistant cast iron for casts | |
RU2341582C2 (en) | Alloy steel for forming rolls | |
RU2082815C1 (en) | Wear-resistant steel for the shaped ingots | |
SU1090751A1 (en) | Cast iron | |
SU1749310A1 (en) | Low-carbon weld steel |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s) |
Designated state(s): AM AZ BY KZ KG MD TJ TM RU |