Przedmiotem wynalazku jest zeliwo zaroodporne posiadajace duza odpornosc na utlenianie i sciera¬ nie.Wynalazek moze byc najbardziej korzystnie wy¬ korzystany przy produkcji czesci, na przyklad form szklarskich pracujacych w wysokich temperaturach.Znane jest zeliwo zaroodporne, zawierajace w sto¬ sunku wagowym wegiel 3,0 do 3,8%, krzem 1,5 do 3,0%, mangan 0,6 do 1,0%, chrom 0,5 do 2,7%, przy czym zawartosc w nim nastepujacych skladników zostala ograniczona: siarki do 0,1%, fosforu do 0,1%, reszte stanowi zelazo. Obecnosc chromu w tym ze¬ liwie podwyzsza jego zaroodpornosc do 750°C. Jed¬ nakze w tego rodzaju zeliwie tworzy sie faza wegli¬ kowa, co znacznie pogarsza jego obrabialnosc, pod¬ wyzsza twardosc i kruchosc.Najbardziej korzystnie, zeliwo to stosuje sie w produkcji oprzyrzadowania hutniczego i kotlo¬ wego, na przyklad rusztowin do maszyn aglomerow- niczych, które pracuja w warunkach wysokich tem¬ peratur i zuzycia na scieranie.Z radzieckiego swiadectwa autorskiego nr 418 554 znany jest stop, zawierajacy w stosunku wagowym: wegiel 2,4 do- 4,4%; krzem 1,5 do 2,5%; mangan 0,4 do 1,0%; glin 4,0 do 7,0%; tytan 0,2 do 1,0%; cer 0,2 do 0,35%, przy czym zawartosc w nim nastepujacych skladników zostala ograniczona: siarki do 0,5%, fos¬ foru do 0,5% — reszte stanowi zelazo. Stop ten po¬ siada wyzsza zaroodpornosc w porównaniu z opi¬ lo 15 25 sanym poprzednio zeliwem, jednak jego mechanicz¬ ne wlasciwosci nie sa wysokie.Najbardziej korzystnie stop ten stosuje sie do wy¬ twarzania tygli do topienia aluminium i jego sto¬ pów.W metalurgii znane jest zeliwo, zawierajace w stosunku wagowym: wegiel 2,0 do 4,0%; krzem 1,0 do 3,5%; glin 1,0 do 5,0%; chrom 0,2 do 2,0%; tytan 0,1 do 1,0%, przy czym zawartosc w nim nastepu¬ jacych skladników zostala ograniczona: siarki do 0,5%, fosforu do 0,5% — reszte stanowi zelazo.Zeliwo to posiada obnizona zaroodpornosc i wy¬ trzymalosc, co tlumaczy sie obecnoscia w jego struk¬ turze grafitu miedzydendrycznego (grafit typu D), który tworzy sie w wyniku nie wysokiej zawartosci wegla i krzemu oraz wysokiej zawartosci skladni¬ ków weglikotwórczych, takich jak chrom, mangan i tytan. Najbardziej korzystnie zeliwo to stosuje sie do wytwarzania czesci form szklarskich pracujacych w wysokich temperaturach w zetknieciu z roztopio¬ nym szklem. Jednak obecnosc skladników wegliko¬ twórczych w skladzie tego zeliwa podwyzsza jego twardosc i kruchosc i tym samym utrudnia mecha¬ niczna obróbke czesci.Celem wynalazku jest wyeliminowanie opisanych wad i opracowanie zaroodpornego zeliwa o takim zestawie skladników i takich proporcjach, które za¬ pewnilyby podwyzszenie zaroodpornosci zeliwa, po¬ prawily jego mechaniczne wlasciwosci, a takze po- 112992 v3 prawily obrabialnosc czesci wykonanych z tego ze¬ liwa w stosunku do podobnych znanych zeliw.Cel ten osiagnieto przez opracowanie zaroodpor¬ nego zeliwa zawierajacegp wegiel, - krzem, mangan, glin, chrpnv zetezo-^raz domieszke siarki i fosforu w nastepujacym, slosunku wagowym: wegiel 2,8 do 4,0%; krzem 1,5 do 8,0%; mangan 0,1 do 0,6%; glin 1,0 do 3,0%, chrom 0,£ do 25%, oraz poza wymienio¬ nymi Skla1flnikamiiiniedz 0,2 do 2,0%; .magnez 0,005 dor0,04%, wapn 0$Lho 0,04%, przy czym zawartosc w zeliwie siarki zostala jograniczona do 0,08%, zas fosforu do 0,10% w stosunku wagowym — reszte stanowi zelazo.Ogólnie wiadomo, ze maksymalna zawartosc we¬ gla w zeliwie jest okreslana jego rozpuszczalnoscia w cieklym metalu w temperaturach wyzszych od jego punktu topnienia. Dla zaroodpornego zeliwa wedlug wynalazku maksymalna mozliwa za^ertosc wegla wynosi 4,0% w stosunku wagowym. Przy ob¬ nizeniu zawartosci wegla w zeliwie ponizej 2,8'/o w stosunku wagowym tworzy sie zeliwo biale, to znaczy zeliwo krystalizujace wedlug ukladu meta- stabilnego, które posiada duza twardosc, kruchosc i niska wytrzymalosc na rozciaganie oraz zla obra¬ bialnosc narzedziami skrawajacymi. Zawartosc krzemu ponizej 1,5% w stosunku wagowym powo¬ duje, w wyniku efektu grafityzujacego, powstawa¬ nie zeliwa bialego o duzej twardosci i kruchosci, zas zawartosc krzemu powyzej 3,0% w stosunku wago¬ wym powoduje powstawanie stopu krzemowo-ferry- towego, który takze posiada duza twardosc i kru¬ chosc. * Ogólnie wiadomo, ze mangan wchodzi w sklad zeliwa neutralizujac szkodliwe wplywy siarki.Stwierdzono, ze najbardziej optymalna zawartosc manganu przy danej zawartosci siarki zawiera sie w granicach od 0,1 do 0,6% w stosunku wagowym.Najbardziej optymalna zawartosc glinu w zeliwie wedlug wynalazku wynosi 1,0 do 3,0% w stosunku wagowym, poniewaz obnizenie zawartosci glinu, ponizej 1,0% w stosunku wagowym pogarsza zaro- odpornosc zeliwa, natomiast podwyzszenie zawar¬ tosci glinu powyzej 3% powoduje powstawanie fazy Fe3 A1CX, która na równi z weglikami chromu wy¬ woluje kruchosc zeliwa, zwieksza jego twardosc i pogarsza jego wlasciwosci mechaniczne.Ogólnie wiadomo, ze obecnosc chromu w zeli¬ wach sprzyja podwyzszeniu ich zaroodpornosci.Obnizenie zawartosci chromu w danym zeliwie po¬ nizej 0,5% w stosunku wagowym powoduje znaczny spadek jego zaroodpocnosci. Zwiekszenie zawartosci chromu w zeliwie powoduje wzrost jego zaroodpor¬ nosci. Jednak przy wzroscie zawartosci chromu po¬ wyzej 2,5% w stosunku wagowym gwaltownie zwieksza sie twardosc zeliwa i pogarsza sie jego obrabialnosc za pomoca narzedzi skrawajacych.Wiadomo, ze wprowadzanie miedzi jako skladni¬ ka stopowego zeliwa zaroodpornego zwieksza sto¬ pien dyspersji jego struktury, co z kolei znacznie poprawia mechaniczne wlasciwosci zeliwa obnizajac anizotropie jego wlasciwosci. Efekt wprowadzenia miedzi jako skladnika stopowego opisywanego ze¬ liwa zaroodpornego uwidacznia sie jezeli jej za¬ wartosc w zeliwie nie jest mniejsza od 0,2% w sto¬ sunku wagowym. Zawartosc miedzi w zeliwie 112992 4 przekraczajaca 2,0% w stosunku wagowym powodu¬ je zwiekszenie ilosci fazy weglikowej, co prowadzi do podwyzszenia twardosci i kruchosci zeliwa i po¬ gorszenia obrabialnosci elementów wykonywanych 5 z tego zeliwa. Miedz moze takze wystepowac w czy¬ stej postaci, co obniza zaroodpornosc i wytrzymalosc zeliwa.Wiadomo, ze magnez stanowi skladnik sferoidy- zujacy grafit, co ma wplyw na podwyzszenie wy- 10 trzymalosci zeliwa. Przy zawartosci magnezu po¬ nizej 0,005% w stosunku wagowym równoczesnie ze sferoidami grafitu powstaja plytki, .które sa kon¬ centratorami naprezen obnizajacych wytrzymalosc zeliwa. Przy zwiekszeniu zawartosci magnezu po- 15 wyzej 0,04% w stosunku wagowym wystepuje on w charakterze czynnika stabilizujacego weglik, któ¬ ry odpowiednio podwyzsza twardosc zeliwa i pogar¬ sza obrabialnosc czesci wykonywanych z tego zeli¬ wa. 20 Wiadomo, ze wapn sprzyja sferoidyzacji grafitu, zwieksza udzial wegla w stanie wolnym (grafitu) w zeliwie, zapobiega tworzeniu sie weglików, a tak¬ ze sprzyja wydalaniu siarczków manganowych i magnezowych z cieklego zeliwa, podwyzszajac tym . . 25 samym czystosc metalu.Wedlug przeprowadzonych badan, optymalna za¬ wartosc wapnia w zeliwie zawiera sie w granicach 0,01 do 0,04% w stosunku wagowym. Obnizenie za¬ wartosci wapnia ponizej 0,01% w stosunku wago- 30 wym powoduje zmniejszenie efektywnosci jego dzialania, natomiast zwiekszenie jego zawartosci powyzej 0,04% w stosunku wagowym prowadzi do znacznego podrozenia materialu bez zauwazalnej poprawy jego wlasciwosci. 35 * Zeliwo zaroodporne wedlug wynalazku charakte¬ ryzuje sie dobrymi wlasciwosciami mechanicznymi, wysoka zaroodpornoscia i 'zmniejszona twardoscia w porównaniu ze znanymi podobnymi zeliwami.Czesci wykonywane z tego zeliwa wykazuja dobra 40 obrabialnosc na obrabiarkach skrawajacych.Zeliwo zaroodporne wedlug wynalazku moze byc wytworzone dowolnym sposobem fznanym specjali¬ stom zajmujacym sie dana dziedzina, 45 Przyklad I. Do pieca indukcyjnego laduje sie warstwe zawierajaca wielkopiecowe zeliwo odlew- . nicze, zlom i zelazostopy. Po roztopieniu warstwy i nagrzaniu jej do temperatury 1500°C do zeliwa dodaje sie zaprawy miedziowomagnezowej w ilosci 50 1% w stosunku wagowym do cieklego zeliwa. Naste¬ pnie substancje w stanie roztopionym traktuje sie krzemianem wapniowym w ilosci 0,5% w stosunku wagowym do cieklego metalu i wlewa do form.Otrzymane zeliwo zaroodporne zawiera w stosun- 55 ku wagowym: wegiel — 2,8%, krzem 1,5%, mangan 0,3%, glin 1,7%, chrom 0,5%, miedz 0,2%, magnez 0,04%, wapn 0,01%, przy czym zawartosc nastepuja¬ cych domieszek zostala ograniczona w stosunku wa- .. gowym: siarki do 0,07%, fosforu do 0,05% — reszte 60 stanowi zelazo.Zeliwo to posiada wysoka zaroodpornosc rzedu 120 g/m2 przy temperaturze 750°C w ciagu 80 go- dzin wygrzewania, oceniana zwiekszeniem wagi.Najbardziej korzystnie zeliwo to moze byc zastoso- 65 wane do produkcji form szklarskich pracujacych112992 5 6 przy wysokich temperaturach w zetknieciu z roz¬ topionym szklem.Przyklad II. Stosujac technologie wytwarza¬ nia zeliwa opisana w przykladzie I mozna wytopic zeliwo zawierajace w stosunku wagowym: wegiel 4,0%, krzem 2,0%, mangan 0,6%, glin 1,0%, chrom 2,3%, miedz 0,8%, magnez 0,005%, wapn 0,04%, przy czym zawartosc nastepujacych domieszek zostala ograniczona w stosunku wagowym: siarki do 0,08%, fosforu do 0,08% — reszte stanowi zelazo.Zeliwo to posiada podwyzszona twardosc i zaro- odpornosc rzedu 52 g/m2 -przy temperaturze 750°C w ciagu 80 godzin wygrzewania, oceniana zwieksze¬ niem wagi. Zeliwo to znajduje najbardziej korzyst¬ ne zastosowanie do wytwarzania rusztowin do ma¬ szyn aglomerowniczych.Przyklad III. Stosujac technologie wytwarza¬ nia zeliwa opisana w przykladzie I mozna wytopic zeliwo zawierajace w stosunku wagowym: wegiel 3,6%, krzem 3,07o, mangan 0,6%, glin 3,0%, chrom 2,5%, miedz 1,5%, magnez 0,012%, wapn 0,015%, przy czym zawartosc domieszek zostala ograniczona w stosunku wagowym: siarki do 0,08%, fosforu do 0,06% — reszte stanowi zelazo.Zeliwo to posiada najwyzsza zaroodpornosc rzedu 18 g/m2 przy temperaturze 750°C w ciagu 80 godzin wygrzewania i moze byc efektywnie zastosowane do produkcji czesci aparatury kotlowej pracujacych w warunkach wysokich temperatur oraz agresyw¬ nych atmosfer gazowych (w obecnosci dwutlenku siarki).Przyklad IV. Stosujac technologie wytwarza- 5 nia zeliwa opisana w przykladzie I mozna wytopic zeliwo zawierajace w stosunku wagowym: wegiel 3,2%, krzem 2,0%, mangan 0,5%, glin 2,3%, chrom 1,0%, miedz 2,0%, magnez 0,01%, wapn 0,02%, przy czym zawartosc domieszek zostala ograniczona w stosunku wagowym: siarki do 0,07%, fosforu do 0,0J% — reszte stanowi zelazo.Zeliwo to posiada wysoka wytrzymalosc, zarood¬ pornosc rzedu 38 g/m2 przy temperaturze 750°C w ciagu 80 godz. wygrzewania i wykazuje dobra obrabialnosc na obrabiarkach skrawajacych.Najbardziej korzystnie zeliwo to moze byc zasto¬ sowane do produkcji rolek dla wykanczajacych przenosników rolkowych przy walcarkach blach.Zastrzezenie patentowe Zeliwo zaroodporne, zawierajace oprócz zelaza 2,8 do 4,0% wegla, 1,5 do 3,0% krzemu, 0,1 do 0,6^ manganu, 1,0 do 3,0% glinu, 0,5 do 2,5% chromu, oraz domieszki siarki i fosforu, znamienne tym, ze zawiera takze w nastepujacych stosunkach wago¬ wych miedz 0,2 do 2,0%, magnez 0,005 do 0,04%, wapn 0,01 do 0,04%, przy czym zawartosc w nim domieszek zostala ograniczona; siarki do 0,08%, fosforu do 0,10%, a reszte stanowi zelazo. 15 20 25 PL