NO144244B - Slitasjebestanding, lavlegert hvitt stoepejern. - Google Patents

Slitasjebestanding, lavlegert hvitt stoepejern. Download PDF

Info

Publication number
NO144244B
NO144244B NO770086A NO770086A NO144244B NO 144244 B NO144244 B NO 144244B NO 770086 A NO770086 A NO 770086A NO 770086 A NO770086 A NO 770086A NO 144244 B NO144244 B NO 144244B
Authority
NO
Norway
Prior art keywords
weight
cast iron
white cast
alloy
molybdenum
Prior art date
Application number
NO770086A
Other languages
English (en)
Other versions
NO770086L (no
NO144244C (no
Inventor
Tibor Krantz
Jean Claude Farge
Original Assignee
Noranda Mines Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Noranda Mines Ltd filed Critical Noranda Mines Ltd
Publication of NO770086L publication Critical patent/NO770086L/no
Publication of NO144244B publication Critical patent/NO144244B/no
Publication of NO144244C publication Critical patent/NO144244C/no

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C21METALLURGY OF IRON
    • C21DMODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D5/00Heat treatments of cast-iron
    • C21D5/04Heat treatments of cast-iron of white cast-iron
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C22METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22CALLOYS
    • C22C37/00Cast-iron alloys

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)
  • Electroplating Methods And Accessories (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et lavlegert, hvitt støpe-
jern med høy hardhet og meget god slitasjebestandighet.
For visse anvendelser, slik som til malekuler eller klumper til bruk for f.eks. malmknusing, bestemmes egenskapene primært av mikrostrukturen. Hvitt støpejern inneholder flere faser (austenitt, karbid, perlitt, bai-
nitt og martensitt), idet det innbyrdes forhold mellom bestanddelene bestemmer hardheten og holdbarheten. Mengden av hver fase i slike materialer bestemmes av sammenset-ningen, nedkjølingshastigheten fra smeltetemperatur til rom-temperatur og av varmebehandling.. For å oppnå høy hard-
het, må det finnes betydelige mengder martensitt og karbid i mikrostrukturen. Disse faser kan oppnås ved .h|elp av riktig tilmåling tilpasset variable parametere ved frem-stillingen .
Hvitt støpejern som tidliger er anvendt for maling i møller har enten vært ulegert eller legert med bare krom eller.med kombinasjoner av nikkel og krom. Imidlertid har hvitt støpe-jern av denne type vært beheftet med en rekke mangler. Ulegert hvitt støpejern og hvitt støpejern som inneholder
krom har liten hardhet og derfor liten slitasjebestandighet. Hvitt støpejern som inneholder nikkel og krom har meget god slitasjebestandighet, men er kostbare å anvende på grunn av prisen på legeringsbestanddelene.
Et lavlegert,hvitt støpejern med høy hardhet og meget god slitasjebestandighet er angitt i kanadisk patent nr. 786.
270 og i en artikkel utgitt av J.C.T. Farge, P. Chollet og J. Yernaux i Foundry Trade Journal, 15, April 1971 med tittelen "Effect of Composition, Cooling-rate and Heat-treatment on Properties of a new Wear-resistant White Iron".
Legeringselementene som er angitt i metallet er mangan, karbon, silisium, kobber og molybden, I kanadisk patent nr. 786.270 er angitt mangan i en mengde på 1,5 til 16 vekt%, fortrinnsvis mellom 2,5 og 5 vekt ss, karbon i området 2 til 4 vekt%, silisium i området 0 til 2 vekt55, kobber i området-
0 til 2,5 vekt55 og molybden i området 0 til 1 vekt55, med det samlede innhold av kobber og molybden på minst 0,1 vekt?5. 1 den nevnte artikkel ble den kombinerte virkning av legerings-sammensetningen, nedkjølingshastigheten fra forskjellige ut-tømningstemperaturer, samt varmebehandling, på hardheten og mikrostrukturen av sandstøpte malekuler for møller som inneholdt omtrent 3,2 vekt?5 karbon og 0,5 vekt% silisium, under-søkt for området 0,75 til 4 vekt% mangan, med et kobberinn-hold på 0,5 og 1 vekt55, samt molybdeninnhold på 0,2 vekt%.
Et alvorlig problem oppsto ved fremstilling av malemedier
for møller ved en sammensetning som angitt i kanadisk patent nr. 786.270. Hvitt støpejern som inneholder mangan ut over 1,5 vekt% har en tendens til, i smeltet tilstand, å angripe sure, ildfaste materialer som vanligvis brukes i smelteovner, slik som kupolovner. Heller ikke lyktes det helt å frem-stille malekuler i industriell målestokk i henhold til den fremgangsmåte som beskrives i den nevnte artikkel , først og fremst på grunn av det lave molybdeninnhold i legeringen. Mikrostrukturen i malekulene inneholdt betydelige mengder perlitt som forårsaket lav hardhet. Det var derfor nød-vendig å utvikle et hvitt støpejern som kunne fremstilles uten vanskeligheter og som oppviser høy hardhet og meget god slitasjebestandighet.
I henhold til den foreliggende oppfinnelse ble det funnet
at optimal hardhet og meget god slitasjebestandighet. kan oppnås med en legering som inneholder 2 til 4 vekt% karbon, 0,3 til 1,5 vekt% silisium, 0,5 til.1,5 vekt% mangan, 0,5
til 1,5 vekt% kobber og 0,25 til 1 vekt% molybden, og resten jern med unntak av tilfeldige forurensninger som normalt, finnes i støpejern, idet legeringen har en mikrostruktur som i det vesentlige består av karbid og martensitt.
I en foretrukket utførelsesform inneholder legeringen omtrent 2,5 til 3 vekt% karbon, 0,6 til 0,9 vekts;
silisium, omtrent 1 vekt% mangan, omtrent 1 vekt% kobber og omtrent 0,5 vekt% molybden.
I det følgende skal beskrives et eksempel på fremstilling
av legeringer i henhold til oppfinnelsen, under henvisning til tegningen , som viser forholdet mellom legeringens hardhet og det prosentvise innhold av molybden.
Det ble utført er rekke forsøk for å undersøke virkningen
av variasjoner i innholdet av karbon, silisium, mangan, kobber og molybden. Disse forsøk ble gjort for å fast-legge det brukbare området for hvert legeringselement. Følgende legeringer ble fremstilt og støpt til klumper eller kuler med diameter på omtrent 38mm: 1) Hvitt - støpe j ern med et nominelt innhold på 0,9 vekt% Si, 1 vekt% Mn, 1 vekt% Cu, 0,5 vekts Mo og enten 2,0, 2,5, 3,0,3,5 eller 4,0 vekt% C.
2) Hvitt støpejern med et nominelt innhold på 3 vekt% c,
1 vekt% Mn, 1 vekt% Cu, 0,5 vekt% Mo og enten 0,3,0,6, 0,9, 1,2 eller l,5vekt% Si.
3) Hvitt støpejern med et nominelt innhold på 3 vekt% C,.
0,9 vekt% Si, 1 vekt% Cu, 0,5 vekt% Mo og enten 0,5,
1,0 eller 1,5 vekt% Mn.
4) Hvitt støpejern med et nominelt innhold på 3 vekt% C,
0,9 vekt% Si, 1 vekt% Mn, 0,5 vekts Mo og enten 0,5,
1,0 eller 1,5 vekt% Cu.
5) Hvitt støpejern med et nominelt innhold på 3 vekt% C,
0,9 vekt% Si, 1 vekt% Mn, 1 ;vekt% Cu og enten 0, 0,25, 0,5 eller 1,0 vekts Mo.
Tilsatsmaterialet i legeringen bestod hovedsakelig av følgende sammensetning:
Råjern, stålskrap,ferromangan, ferrosilisium, ferro-molybden og kobberskrap. De forskjellige materialer ble smeltet i en kjerneløs induksjonsovn med smeltedigel av alumina. Det smeltede metall ble avslagget og heilt i en foroppvarmet, bevegbar trakt av leiregrafitt anbragt over støpestedet. På støpestedet var anordnet støpejernsformer som hver hadde utsparinger for klumper eller kuler med diameter på omtrent 3S mm, samt to kjøle-tanker, en for vannpåsprøyting og en for bråkjølingsvæske. Det smeltede metall ble heilt ned i trakten, og strømmet inn i formene gjennom passende åpninger. Formene var foroppvarmet til 120°C og var belagt med grafitt. Klumpene ble ristet ut av formene ved omtrent 900°C og ble enten kjølt med vanndusj eller bråkjøit i vann som inneholdt 20% "Agua-Quench". Nedkjølingshastighetene ble kontrollert med termoelementer innsatt i hulrom i klumpene mens metallet ennå var smeltet, og ble forbundet med et registrerende instrument. Registreringen av temperaturen startet ved uthellingen (900°C) og fortsatte inntil temperaturen i klumpene nådde 150°C. Det ble funnet at nedkgølingshastigheten varierte mellom 5 og 10°c pr. sekund, avhengig av kjølemediet. De støpte klumper ble deretter utsatt for en varmebehandling i 4 timer ved 260°C. Hardheten og mikrostrukturen av de støpte og varmebehand-lede klumper ergjengitti de følgnede tabeller, I og II.
Av resultatene kan gjøres følgende betraktninger:
1) Risikoen for dannelse av grafittflak i hvitt støpejern som inneholder 0,9 vekts silisium øker når karboninnhol-det overstiger 3 vekts. Hardheten for støpejern avtar normalt når innholdet av grafittflak øker. 2) Risikoen for dannelse av grafittflak i hvitt støpejern som inneholder 3 vekt% karbon, 1 vekts mangan, 1 vekt% kobber og 0,5 vekt% molybden.øker når silisiuminnholdet overstiger 0,9 vekts. Det har vanligvis vært antatt at silisiuminnhold på under 0,6 vekts påvirker flytbarheten for smeltet jern på en negativ måte, mens de foreliggende resultater viser at silisiuminnhold på mer enn 0,9 vekts øker tendensen til dannelse av grafittflak. Således bør fortrinnsvis silisiuminnholdet i legeringen ligge mellom 0,6 og 0,9 vekts. 3) I hvitt støpejern som inneholder 3 vekts karbon, 0,9 vekts silisium, 1 vekts kobber, 0,5 vekts molybden og 0,5 vekts mangan finnes små mengder perlitt. Dette indikerer at det finnes mer enn 0,5 vekts mangan for å unngå dannelse av perlitt. På den annen side har manganinnhold på mer enn. 1,5 vekts skadelig virkning på ildfaste materialer i ovnen. 4) I hvitt støpejern som inneholder 3 vekts karbon, 0,9 vekts silisium, 1 vekts mangan, 0,5 vekts molybden og 0,5 vekts kobber finnes små megder perlitt. Dette indikerer at det må være mer enn 0,5 vekts kobber tilstede for å unngå dannelse av perlitt. Med 1 vekts kobber finnes ikke perlitt i mikrostrukturen. En fortsatt økning fra 1,0 til 1,5 vekts kobber medførte ikke noen ytterligere forbedring av hardheten. <5>) Økning av molybdeninnholdet fra 0,25 til 0,5 vekts gir en betydelig økning av hardheten for hvitt støpejern som inneholder 3 vekts karbon, 0,9 vekts silisum, 1 vekt% mangan og 1 vekts kobber. På tegningen er vist hvilken virkning økning av molybdeninnholdet har på hardheten for legeringen. Det vil sees at en økning av molybdeninnholdet fra 0,25 til 0,5 vekts øker hardheten fra 615 B.H.N. til 710 B.H.N. når klumpene kjøles ved vannpå-sprøyting, og fra 635 til 690 B.H.N. når klumpene brå-kjøles i vann som inneholder 20 vekts "Aqua-Quench". Økning av molybdeninnholdet fra 0,5 til 1 vekt% senker hardheten ved klumper som kjøles ved vannpåsprøyting,
og påvirker ikke i særlig grad hardheten for klumpene som bråkjøles i vann som inneholder 20 vekts "Aqua-Quench". Det øker imidlertid hardheten for klumpene
som senere ble varmebehandlet.
På bakgrunn av disse betraktninger er det klart at en optimal legeringssammensetningmed hensyn til å unngå dannelse av grafittflak og å oppnå høy hardhet og en mikrostruktur, som primært består av karbid og martensitt bør være som følger:
2,5 til 3 vekts karbon
0,6 til 0,9 vekts silisium 1 vekt% mangan
1 vekts kobber
0,5 vekts molybden
Prøver utført ved vanlige støperibetingelser har vist at det nye hvite støpejern i henhold til den foreliggende oppfinnelse kan smeltes og støpes under anvendelse av vanlig praksis og støpemetoder i støperiet. Smelteutstyret som ble brukt ved disse støperiprøver har vært en induksjonsovn av tunnel-typen. Imidlertid kunne også ha vært brukt annet smelteutstyr, slik som kupolovner eller foskjellige typer elektriske ovner. Det er utført forsøk med malekuler med diameter på 38 mm, støpt i permanentformer.
Sandstøping kan også anvendes forutsatt at produktene ristes ut av formene ved en temperatur på 750°C eller høyere.
Det ble utført laboratorieprøver og maleprøver i mølle med malekuler med diameter på 38 mm, støpt av den foretrukne legering og behandlet etter den foretrukne fremgangsmåte. Resultatene er angitt i tabell III.
+_Stavprøve: En sylindrisk stav (6,4 mm diameter, 2,5 cm lang)
ble maskinert av de malemedier som skulle prøves. Staven beveges frem og tilbake over smergel-lerret med 180 mesh alumina, belastet med 6,8kp, med samtidig rotasjon om sin akse med 20 omdr/min. Etter 7 minutter ble prøven avbrutt, og vekttap for staven ble funnet.
++ Prøverutført i kulemøller i industriell målestokk over
flere måneder.
Det vil sees at det hvite støpejern i henhold til oppfinnelsen oppviser bedre slitasjebestandighet enn kromholdig hvitt støpe-jern og smistål. Hittil har smistål vært det best brukte materialet for malmknusing i Nord-Amerika. Og dette materialets slitasjebestandighet er den samme som for hvitt støpejern som inneholder nikkel og krom.

Claims (2)

1. Slitasjebestandig, lavlegert hvitt støpejern, karakterisert ved at det inneholder 2-4 vekts karbon, 0,3 - 1,5 vekts silisium, 0,5 - 1,5 vekts mangan, 0,5 - 1,5 vekt% kobber og 0,25 - 1 vekt% molybden, idet resten er jern med unntak av tilfeldige forurensninger som vanligvis finnes i støpejern, idet legeringen har en mikrostruktur som i det vesentlige består av karbid og martensitt.
2. Hvitt støpejern som angitt i krav 1, karakterisert ved at det inneholder mellom 2,5 og 3 vekt% karbon, mellom 0,6 og 0,9 vekts silisium, omtrent 1 vekts mangan, omtrent 1 vekts kobber og omtrent 0,5 vekts molybden.
NO770086A 1976-09-13 1977-01-11 Slitasjebestanding, lavlegert hvitt stoepejern NO144244C (no)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CA261,107A CA1052599A (en) 1976-09-13 1976-09-13 Wear resistant low alloy white cast iron

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NO770086L NO770086L (no) 1978-03-14
NO144244B true NO144244B (no) 1981-04-13
NO144244C NO144244C (no) 1981-07-29

Family

ID=4106852

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NO770086A NO144244C (no) 1976-09-13 1977-01-11 Slitasjebestanding, lavlegert hvitt stoepejern

Country Status (7)

Country Link
AU (1) AU503700B2 (no)
BR (1) BR7608825A (no)
CA (1) CA1052599A (no)
GB (1) GB1499290A (no)
IT (1) IT1084846B (no)
NO (1) NO144244C (no)
YU (1) YU216577A (no)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2447753A1 (fr) * 1979-02-05 1980-08-29 Thome Cromback Acieries Procede de fabrication de corps broyants a symetrie axiale en alliage ferreux et nouveaux corps broyants obtenus par ce procede
FR2587727B1 (fr) * 1985-09-23 1988-01-15 Rhone Poulenc Rech Nouvelle fonte grise ayant un comportement ameliore a la corrosion en milieu acide sulfurique concentre et chaud
US5034069A (en) * 1988-07-15 1991-07-23 Norcast Corporation Low white cast iron grinding slug
CN103981430A (zh) * 2014-05-07 2014-08-13 中建材宁国新马耐磨材料有限公司 一种低铬合金铸球
RU2557436C1 (ru) * 2014-09-29 2015-07-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун
RU2634535C1 (ru) * 2016-08-23 2017-10-31 Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХНОШАР" Способ получения чугунных мелющих тел
CN114480791A (zh) * 2021-12-31 2022-05-13 安徽华聚新材料有限公司 一种耐磨铸球的淬火热处理工艺及耐磨铸球

Also Published As

Publication number Publication date
IT1084846B (it) 1985-05-28
BR7608825A (pt) 1977-10-25
AU2034876A (en) 1978-07-06
AU503700B2 (en) 1979-09-13
CA1052599A (en) 1979-04-17
NO770086L (no) 1978-03-14
YU216577A (en) 1983-01-21
GB1499290A (en) 1978-01-25
NO144244C (no) 1981-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4512804A (en) Work-hardenable austenitic manganese steel and method for the production thereof
US3941589A (en) Abrasion-resistant refrigeration-hardenable white cast iron
CN108103392A (zh) 一种高强度球墨铸铁生产方法
KR850000805B1 (ko) 오오스테나이트 내마모성 강
JP4366475B2 (ja) 遠心鋳造製熱間圧延ロール用高合金グレン鋳鉄材
CN110438390A (zh) 一种Φ280mm大规格圆棒材的石油管道阀体用钢及其生产方法
US4194906A (en) Wear resistant low alloy white cast iron
Opapaiboon et al. Effect of chromium content on heat treatment behavior of multi-alloyed white cast iron for abrasive wear resistance
JPS60121253A (ja) 球状黒鉛鋳鉄
US5043028A (en) High silicon, low carbon austemperable cast iron
NO144244B (no) Slitasjebestanding, lavlegert hvitt stoepejern.
CA1221560A (en) Work-hardenable austenitic manganese steel and method for the production thereof
US5034069A (en) Low white cast iron grinding slug
US4338128A (en) Low alloy white cast iron
JP3964675B2 (ja) 非オーステンパー処理球状黒鉛鋳鉄
Lui et al. High-temperature properties of ferritic spheroidal graphite cast iron
US3392013A (en) Cast iron composition and process for making
CN109972024A (zh) 一种齿轮钢钢棒用钢及其制备方法和钢棒的制备方法
JPS6056056A (ja) 加工硬化性オ−ステナイト系マンガン鋼およびその製造方法
RU2105821C1 (ru) Способ получения отливок из износостойкой стали
RU2113495C1 (ru) Способ получения литой заготовки из белого износостойкого чугуна для быстроизнашиваемой детали
CN110029282B (zh) 一种钨元素偏聚韧化合金及其铸造与热处理方法
CN107557658A (zh) 一种铸铁曲轴的制造方法
SU1656005A1 (ru) Чугун
SU1611974A1 (ru) Износостойкий сплав