RU2113495C1 - Method of manufacturing cast blank of wear-resistant cast iron for quick-wearable parts - Google Patents
Method of manufacturing cast blank of wear-resistant cast iron for quick-wearable parts Download PDFInfo
- Publication number
- RU2113495C1 RU2113495C1 RU96101380A RU96101380A RU2113495C1 RU 2113495 C1 RU2113495 C1 RU 2113495C1 RU 96101380 A RU96101380 A RU 96101380A RU 96101380 A RU96101380 A RU 96101380A RU 2113495 C1 RU2113495 C1 RU 2113495C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- castings
- temperature
- iron
- furnace
- Prior art date
Links
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии, в частности, к способу получения отливок из белого износостойкого чугуна, которые могут использоваться в качестве быстроизнашивающихся деталей, например сменных деталей горно-обогатительного оборудования, мелющих тел шаровых мельниц. The invention relates to metallurgy, in particular, to a method for producing castings from white wear-resistant cast iron, which can be used as wear parts, for example, replaceable parts of mining and processing equipment, grinding bodies of ball mills.
Известен способ получения отливок из белого чугуна [1], включающий выплавку чугуна с последующей заливкой его в металлическую форму при 1220 - 1300oC при следующем соотношении в нем компонентов, мас.%
Углерод - 2,8 - 3,8
Кремний - 0,5 - 1,3
Марганец - 1,2 - 2,5
Железо - Остальное
Указанные отливки могут быть использованы в качестве мелющих шаров в шаровых мельницах. Недостатками способа являются: неравномерная структура, невысокая твердость и повышенная хрупкость отливок шаров, что снижает их износостойкость и эксплуатационную стойкость при использовании в шаровых мельницах.A known method of producing castings from white cast iron [1], including the smelting of cast iron, followed by pouring it into a metal form at 1220 - 1300 o C with the following ratio of components in it, wt.%
Carbon - 2.8 - 3.8
Silicon - 0.5 - 1.3
Manganese - 1.2 - 2.5
Iron - Else
These castings can be used as grinding balls in ball mills. The disadvantages of the method are: uneven structure, low hardness and increased fragility of the castings of the balls, which reduces their wear resistance and operational resistance when used in ball mills.
Известен способ получения отливок из высоколегированного белого чугуна с высокой твердостью и износостойкостью [2 и 3, с. 336 - 434]. Недостатками способа являются использование повышенного количества в качестве легирующих дорогих и дефицитных элементов хрома, никеля, молибдена, ванадия, титана, меди, алюминия и других, что увеличивает стоимость отливок; низкие технологические свойства чугуна, в частности, низкая жидкотекучесть, высокая склонность к усадке и образованию трещин при литье и термической обработке, плохая обрабатываемость, что затрудняет получение качественных отливок и деталей из них. A known method of producing castings of high alloy white cast iron with high hardness and wear resistance [2 and 3, p. 336 - 434]. The disadvantages of the method are the use of an increased amount of alloying expensive and scarce elements of chromium, nickel, molybdenum, vanadium, titanium, copper, aluminum and others, which increases the cost of castings; low technological properties of cast iron, in particular, low fluidity, a high tendency to shrink and cracking during casting and heat treatment, poor machinability, which makes it difficult to obtain high-quality castings and parts from them.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения литой заготовки из белого чугуна, раскрытый в [4], заключающийся в литье заэвтектического предельного чугуна в заготовки белого литейного чугуна, их нагреве и горячей пластической деформации при 900 - 1125oC с целью получения шаров из белого литейного чугуна, которые затем подвергаются быстрому охлаждению и отпуску при температуре ниже точки Ac1 или отжигу при 150 - 200oC. Структура этих шаров характеризуется тем, что эвтектическая цементитная сетка преобразуется в мелкий эвтектический цементит, равномерно в виде концентричных сфер диспергированный в перлитной матрице шара, что придает им высокую ударную вязкость и износостойкость.The closest in technical essence and the achieved effect is a method of producing a cast billet from white cast iron, disclosed in [4], which consists in casting hypereutectic limit cast iron into billets of white cast iron, heating them and hot plastic deformation at 900 - 1125 o C in order to obtain balls of white cast iron, which are then subjected to rapid cooling and tempering at a temperature below the A c1 point or annealing at 150 - 200 o C. the structure of these balls is characterized in that the eutectic cementite mesh Conv zuetsya into fine cementite eutectic uniformly in the form of concentric spheres dispersed in a matrix pearlite ball, which gives them a high wear resistance and toughness.
Недостатками указанного способа являются: кроме литья из жидкого металла заготовки предусматривается применение дополнительных технологических операций нагрева литой заготовки до высокой температуры 900 - 1125oC и ее пластической деформации с целью получения шаров, что существенно усложняет и удорожает весь технологический процесс их получения по сравнению с литьем шаров из жидкого металла; из-за низкой пластичности заготовок из белого чугуна при 900 - 1125oC возможен большой брак шаров по трещинам и низкой твердости.The disadvantages of this method are: in addition to casting a billet from liquid metal, it is envisaged to use additional technological operations of heating the cast billet to a high temperature of 900 - 1125 o C and its plastic deformation in order to obtain balls, which significantly complicates and increases the cost of the entire technological process of their preparation compared to casting liquid metal balls; due to the low ductility of white cast iron preforms at 900 - 1125 o C, a large marriage of balls along cracks and low hardness is possible.
Задачей изобретения является получение отливок из белого износостойкого чугуна с высокой твердостью и износостойкоcтью, эксплуатационной стойкостью, хорошими технологическими свойствами и низкой стоимостью. The objective of the invention is to obtain castings from white wear-resistant cast iron with high hardness and wear resistance, operational resistance, good technological properties and low cost.
Для решения указанной задачи выплавляют чугун в электропечи с одновременным его легированием, модифицируют его силикобарием при сливе металла из печи в ковш при 1400 - 1470oC, получают из него отливки литьем в песчаную или металлическую форму и затем подвергают их термической обработке высокотемпературной нормализации путем нагрева их до 1050 - 1100oC и выдержки при ней 2 - 3 ч с последующим охлаждением на воздухе и последующему высокотемпературному отпуску после механообработки путем нагрева их до 690 - 710oC, выдержки при ней 6 - 7 ч., охлаждения с печью до 400oC и последующим охлаждением на воздухе, при этом используются чугуны следующего химического состава, мас.%:
Углерод - 2,4 - 4
Кремний - 0,5 - 1,5
Марганец - 2 - 4
Хром - 8 - 12
Никель - 2 - 4
Молибден - 0,5 - 0,8
Бор - 0,1 - 0,3
Фосфор - 0,02 - 0,1
Сера - 0,02 - 0,07
Барий - 0,005 - 0,01
Железо - Остальное
В результате получают отливки из легированного белого чугуна, микроструктура которых состоит из легированной и поэтому твердой бейнитно-троститно-сорбитно-аустенитной металлической основы, легированных хромом, марганцем, молибденом и бором и поэтому очень твердых крупных изолированных первичных и выделившихся в большом количестве в металлической основе мелких изолированных вторичных карбидов и карбонитридной фазы высокой дисперсности.To solve this problem, cast iron is smelted in an electric furnace with alloying at the same time, it is modified with silicobarium when the metal is drained from the furnace into the ladle at 1400 - 1470 o C, cast from it is obtained by casting in a sand or metal mold, and then they are subjected to heat treatment of high-temperature normalization by heating them to 1050 - 1100 o C and holding it for 2 to 3 hours followed by cooling in air and subsequent high-temperature tempering after machining by heating them to 690 - 710 o C, holding it for 6 to 7 hours, cooling from the oven s to 400 o C and subsequent cooling in air, using cast irons of the following chemical composition, wt.%:
Carbon - 2.4 - 4
Silicon - 0.5 - 1.5
Manganese - 2 - 4
Chrome - 8 - 12
Nickel - 2 - 4
Molybdenum - 0.5 - 0.8
Boron - 0.1 - 0.3
Phosphorus - 0.02 - 0.1
Sulfur - 0.02 - 0.07
Barium - 0.005 - 0.01
Iron - Else
The result is castings of alloyed white cast iron, the microstructure of which consists of a doped and therefore solid bainitic-reedite-sorbitol-austenitic metal base alloyed with chromium, manganese, molybdenum and boron and therefore very hard large isolated primary and released in large quantities in a metal base small isolated secondary carbides and carbonitride phase of high dispersion.
Такая микроструктура обеспечивает высокую твердость, износостойкость, прочность и повышенную вязкость чугуна, в результате чего отливки из него обладают высокой эксплуатационной стойкостью. Such a microstructure provides high hardness, wear resistance, strength and increased viscosity of cast iron, as a result of which castings from it have high operational stability.
Модифицирование чугуна силикобарием улучшает его литейные свойства - повышает жидкотекучесть, снижает склонность к усадке и трещинообразованию, что обеспечивает получение качественных отливок. Уменьшение содержания легирующих элементов снижает стоимость отливок. Modification of cast iron with silicobarium improves its casting properties - increases fluidity, reduces the tendency to shrink and crack formation, which ensures high-quality castings. Reducing the content of alloying elements reduces the cost of castings.
Применение высокотемпературной нормализации способствует снижению твердости отливок, что улучшает их обрабатываемость. Применение высокотемпературного отпуска способствует увеличению твердости, износостойкости и вязкости отливок и деталей, что повышает их износостойкость и эксплуатационную стойкость. The use of high temperature normalization helps to reduce the hardness of castings, which improves their machinability. The use of high-temperature tempering increases the hardness, wear resistance and toughness of castings and parts, which increases their wear resistance and operational resistance.
Такой способ получения отливок из износостойкого белого чугуна выбран на основе проведенных исследований влияния параметров различных этапов технологического процесса и состава чугуна на их микроструктуру и свойства и выбора их оптимальных значений, обеспечивающих наилучшие показатели свойств. This method of producing castings from wear-resistant white cast iron was selected based on studies of the influence of the parameters of various stages of the technological process and the composition of cast iron on their microstructure and properties and the choice of their optimal values that provide the best properties.
Легирование чугуна наиболее целесообразно производить в электропечи при его выплавке, так как при этом обеспечивается наилучшее усвоение легирующих элементов из вводимых легирующих добавок и точное получение заданного химического состава чугуна. It is most expedient to alloy cast iron in an electric furnace during its smelting, since this ensures the best assimilation of alloying elements from the introduced alloying additives and the exact production of a given chemical composition of cast iron.
Модифицирование чугуна силикобарием принято потому, что он является наиболе эффективным модификатором для белого чугуна по сравнению с известными другими модификаторами, например ферросилицием или силикокальцием. Он хорошо и быстро усваивается расплавом, способствует эффективной очистке его от серы и других вредных примесей, увеличивает его жидкотекучесть, снижает склонность чугуна к усадке и образованию усадочных дефектов и трещин, сохраняет длительный эффект модифицирования при заливке, измельчает структуру отливок, что способствует получению качественных отливок, кроме того, он недефицитен и недорогой. Модифицирование силикобарием осуществляется одним из известных простых способов, например, путем введения его в виде крошки под струю расплава при сливе его из печи в ковш или на дно ковша. Наибольший эффект модифицирования расплава белого чугуна силикобарием достигается при его температуре 1400 - 1470oC. При ее снижении ниже нижнего указанного предела или увеличения выше верхнего указанного предела существенно снижается усвоение жидким чугуном силикобария, что сильно снижает эффект влияния модифицирования на качество отливок.Modification of cast iron with silicobarium is accepted because it is the most effective modifier for white cast iron in comparison with other known modifiers, for example, ferrosilicon or silicocalcium. It is well and quickly absorbed by the melt, contributes to its effective cleaning from sulfur and other harmful impurities, increases its fluidity, reduces the tendency of cast iron to shrink and the formation of shrinkage defects and cracks, maintains a long-lasting modification effect during casting, grinds the structure of castings, which helps to obtain high-quality castings In addition, it is not deficient and inexpensive. Silicobarium modification is carried out by one of the known simple methods, for example, by introducing it in the form of crumbs under a melt stream when it is drained from the furnace into the bucket or to the bottom of the bucket. The greatest effect of modifying the white iron melt with silicobarium is achieved at its temperature of 1400 - 1470 o C. When it decreases below the lower specified limit or increases above the upper specified limit, absorption of silicobarium by liquid iron is significantly reduced, which greatly reduces the effect of the modification on the quality of castings.
Содержание в белом износостойком чугуне 2,4 - 4% углерода способствует образованию в нем карбидов, что повышает его твердость и износостойкость. The content of 2.4 - 4% carbon in white wear-resistant cast iron contributes to the formation of carbides in it, which increases its hardness and wear resistance.
Снижение содержания углерода ниже нижнего указанного предела резко снижает количество карбидов в белом чугуне и его твердость и тем самым снижает его износостойкость, а повышение содержания углерода выше верхнего указанного предела способствует образованию в белом чугуне сплошного каркаса очень хрупких первичных карбидов, что резко снижает его вязкость и повышает хрупкость. Lowering the carbon content below the lower specified limit sharply reduces the amount of carbides in white cast iron and its hardness and thereby reduces its wear resistance, and increasing the carbon content above the upper specified limit promotes the formation of a continuous framework of very brittle primary carbides in white cast iron, which sharply reduces its viscosity and increases fragility.
Содержание в белом износостойком чугуне 0,5 - 1,5% кремния повышает его технологические свойства - увеличивает жидкотекучесть, снижает склонно к усадке и увеличивает его прочность и вязкость, что повышает качество и свойства отливок. The content of silicon in white wear-resistant cast iron of 0.5 - 1.5% increases its technological properties - increases fluidity, reduces prone to shrinkage and increases its strength and toughness, which improves the quality and properties of castings.
При снижении содержания кремния ниже нижнего указанного предела существенно снижается его положительное влияние, а при увеличении его содержания выше верхнего указанного предела образуются силикокарбиды, резко повышающие хрупкость и снижающие вязкость белого чугуна. With a decrease in silicon content below the lower specified limit, its positive effect is significantly reduced, and with an increase in its content above the upper specified limit, silicocarbides are formed, which sharply increase brittleness and lower the viscosity of white cast iron.
Содержание в белом износостойком чугуне 2 - 4% марганца повышает его износостойкость и вязкость как вследствие увеличения его прокаливаемости, так и вследствие увеличения в его структуре количества легированных им карбидов и аустенита, который под его воздействием накапливается и тем самым повышает износостойкость отливок. The content of 2 - 4% manganese in white wear-resistant cast iron increases its wear resistance and viscosity both due to an increase in its hardenability and due to an increase in its structure in the amount of carbides and austenite alloyed with it, which accumulates under its influence and thereby increases the wear resistance of castings.
Снижение содержания марганца ниже нижнего указанного предела резко снижает его положительное влияние на структуру и свойства белого чугуна, а повышение его содержания выше верхнего указанного предела приводит к образованию в его структуре большого количества аустенита, что снижает его твердость и износостойкость. A decrease in the manganese content below the lower specified limit sharply reduces its positive effect on the structure and properties of white cast iron, and an increase in its content above the upper specified limit leads to the formation of a large amount of austenite in its structure, which reduces its hardness and wear resistance.
Содержание в белом износостойком чугуне 8 - 12% хрома обеспечивает его высокую твердость и износостойкость как вследствие образования в его микроструктуре большого количества очень твердых карбидов (Cr, Fe)7C3, так и вследствие увеличения его прокаливаемости. При снижении содержания в белом чугуне хрома ниже нижнего указанного предела в его микроструктуре не образуются карбиды (Cr,Fe)7C3, а образуются лишь карбиды (Fe,Cr)3C, которые имеют пониженную твердость, что существенно снижает твердость и износостойкость белого чугуна.The content of 8 - 12% chromium in white wear-resistant cast iron ensures its high hardness and wear resistance both due to the formation of a large amount of very hard carbides (Cr, Fe) 7 C 3 in its microstructure and due to an increase in its hardenability. With a decrease in the content of chromium in white cast iron below the lower specified limit, carbides (Cr, Fe) 7 C 3 are not formed in its microstructure, but only carbides (Fe, Cr) 3 C are formed, which have a reduced hardness, which significantly reduces the hardness and wear resistance of white cast iron.
Повышение содержания хрома выше верхнего указанного предела не приводит к дальнейшему увеличению прокаливаемости чугуна и количество карбидов (Cr, Fe)7C3 в микроструктуре, что не способствует дальнейшему повышению его твердости и износостойкости, но увеличивает стоимость отливок.An increase in the chromium content above the upper specified limit does not lead to a further increase in the hardenability of cast iron and the amount of carbides (Cr, Fe) 7 C 3 in the microstructure, which does not contribute to a further increase in its hardness and wear resistance, but increases the cost of castings.
Содержание 2 - 4% никеля в белом чугуне способствует повышению его износостойкости и вязкости как вследствие резкого повышения под его воздействием прокаливаемости чугуна, так и количества в его микроструктуре легированного им аустенита, который под его воздействием наклепывается и тем самым повышает износостойкость отливок. The content of 2 - 4% nickel in white cast iron increases its wear resistance and viscosity both due to a sharp increase under its influence of hardenability of cast iron and the amount of austenite alloyed with it, which under its influence is riveted and thereby increases the wear resistance of castings.
При снижении содержания никеля ниже нижнего и при увеличении выше верхнего указанного предела существенно снижается его положительное влияние на износостойкость белого чугуна. With a decrease in the nickel content below the lower one and with an increase above the upper specified limit, its positive effect on the wear resistance of white cast iron is significantly reduced.
Содержание 0,5 - 0,8% молибдена в белом чугуне улучшает свойства получаемых из него отливок, так как увеличивает прокаливаемость чугуна, препятствует образованию в его микроструктуре первичных карбидов в виде длинных пластинчатых и столбчатых кристаллов, повышающих его хрупкость, и способствует стабилизации аустенита, повышающего вязкость чугуна. The content of 0.5 - 0.8% of molybdenum in white cast iron improves the properties of castings obtained from it, since it increases the hardenability of cast iron, prevents the formation of primary carbides in its microstructure in the form of long plate and columnar crystals that increase its brittleness, and helps to stabilize austenite, increasing the viscosity of cast iron.
При снижении содержания молибдена в белом чугуне ниже нижнего указанного предела существенно снижается его положительное влияние на свойства отливок, а при превышении его содержания выше верхнего указанного предела не наблюдается дальнейшего увеличения положительного его влияния, но существенно возрастает стоимость отливок, так как он имеет высокую стоимость. With a decrease in the content of molybdenum in white cast iron below the lower specified limit, its positive effect on the properties of castings is significantly reduced, and if its content is higher than the upper specified limit, there is no further increase in its positive effect, but the cost of castings increases significantly, since it has a high cost.
Содержание 0,1 - 0,3% бора в белом чугуне повышает его твердость и износостойкость, так как он легирует карбиды и повышает их твердость и образует самостоятельную высокодисперсную очень твердую карбонитридную фазу, увеличивающую его твердость и износостойкость. Кроме того, бор способствует измельчению литой структуры чугуна в отливках, что повышает их свойства. The content of 0.1 - 0.3% boron in white cast iron increases its hardness and wear resistance, since it alloys carbides and increases their hardness and forms an independent highly dispersed very solid carbonitride phase, which increases its hardness and wear resistance. In addition, boron contributes to the grinding of the cast iron structure in castings, which increases their properties.
При снижении содержания бора ниже указанного предела резко снижается его положительное влияние на структуру и свойства белого чугуна, а при превышении его содержания выше верхнего указанного предела он способствует увеличению хрупкости белого чугуна, что снижает эксплуатационные свойства отливок. With a decrease in boron content below the specified limit, its positive effect on the structure and properties of white cast iron is sharply reduced, and when its content is exceeded above the upper specified limit, it contributes to an increase in the fragility of white cast iron, which reduces the operational properties of castings.
Содержание в белом чугуне 0,02 - 0,07% серы и 0,02 - 0,1% фосфора соответствует их принятому содержанию, поэтому является приемлемым и не оказывает влияния на его свойства. The content of white iron 0.02-0.07% sulfur and 0.02-0.1% phosphorus corresponds to their accepted content, therefore it is acceptable and does not affect its properties.
Содержание в белом чугуне 0,005 - 0,01% бария достигается при модифицировании его расплава силикобарием, влияние которого на структуру и свойства отливок указано выше. The content in white iron of 0.005-0.01% of barium is achieved by modifying its melt with silicobarium, whose influence on the structure and properties of castings is indicated above.
При снижении содержания бария ниже нижнего указанного предела не обеспечивается эффект модифицирования расплава белого чугуна силикобарием, а при превышении содержания его выше верхнего указанного предела не происходит дальнейшего увеличения положительного влияния модифицирования силикобарием, кроме того, образуется при этом повышенное количество неметаллических включений в виде оксисульфидов бария, что повышает хрупкость отливок и снижает их эксплуатационную стойкость. When the barium content decreases below the lower specified limit, the effect of modifying the white iron melt with silicobarium is not ensured, and if its content is higher than the upper specified limit, there is no further increase in the positive effect of silicobarium modification, in addition, an increased amount of non-metallic inclusions in the form of barium oxysulfides is formed, which increases the fragility of the castings and reduces their operational stability.
Высокотемпературная нормализация отливок из белого чугуна обеспечивает повышение их износостойкости, вязкости и обрабатываемости, при этом наилучшие свойства достигаются при принятом их химическом составе и нагреве до температуры 1050 - 1100oC и выдержке 2 - 3 ч. При таком режиме нормализации в микроструктуре отливок образуются изолированные первичные карбиды вместо образующегося при литье сплошного их каркаса, резко повышающего хрупкость отливок, а так же бейнитно-троостито-аустенитная металлическая основа с большим количеством аустенита, что снижает их твердость и улучшает обрабатываемость. Такая микроструктура чугуна повышает также его вязкость и снижает склонность к образованию трещин в отливках.High-temperature normalization of white castings provides an increase in their wear resistance, toughness and workability, while the best properties are achieved when their chemical composition is accepted and heated to a temperature of 1050 - 1100 o C and holding for 2 - 3 hours. With this normalization mode, isolated form in the microstructure of the castings primary carbides instead of their continuous framework formed during casting, which sharply increases the fragility of castings, as well as a bainitic-troostite-austenitic metal base with a large amount of austenite and, which reduces their hardness and improves machinability. Such a microstructure of cast iron also increases its viscosity and reduces the tendency to crack in castings.
Снижение температуры нагрева и времени выдержки при нормализации отливок ниже нижних указанных пределов не обеспечивает полноты протекания в них диффузионных процессов и получение указанной выше микроструктуры чугуна в них и поэтому не повышают свойства отливок, превышение же их выше верхних указанных пределов не обеспечивает дальнейшего ускорения диффузионных процессов, а приводит лишь к росту зерна и снижению высокотемпературной прочности чугуна, что может приводить к образованию трещин и разрушению отливок в процессе термообработки. A decrease in the heating temperature and holding time during the normalization of castings below the lower specified limits does not ensure the completeness of the diffusion processes in them and the obtaining of the above microstructure of cast iron in them and therefore does not increase the properties of castings, exceeding them above the upper specified limits does not further accelerate diffusion processes but it only leads to grain growth and a decrease in the high-temperature strength of cast iron, which can lead to cracking and destruction of castings during heat treatment weave.
Высокотемпературный отпуск отливок из белого износостойкого чугуна после их нормализации и механообработки обеспечивает повышение их эксплуатационной стойкости, при этом наилучшие свойства достигаются при принятом их химическом составе и нагреве их до 690 - 710oC, выдержке при ней 6 - 7 ч, охлаждении с печью до 400oC и последующим охлаждении на воздухе. При таком режиме отпуска структура отливок из белого чугуна принятого химсостава состоит из бейнитно-трооститно-сорбитно-аустенитной металлической основы, крупных изолированных первичных и выделившихся в большом количестве в металлической основе очень мелких изолированных вторичных карбидов и карбонитридной фазы высокой дисперсности.High-temperature tempering of castings made of white wear-resistant cast iron after their normalization and machining ensures an increase in their operational resistance, while the best properties are achieved when their chemical composition is accepted and they are heated to 690 - 710 o C, holding it for 6 - 7 hours, cooling with the furnace to 400 o C and subsequent cooling in air. Under this tempering regime, the structure of the cast iron castings of the accepted chemical composition consists of a bainitic-troostite-sorbitol-austenitic metal base, large isolated primary and very small isolated secondary carbides and a high dispersion phase precipitated in large quantities in a metal base.
Снижение температуры нагрева и времени выдержки при отпуске отливок ниже нижних указанных пределов не обеспечивает полноты протекания диффузионных процессов и выделение в большом количестве вторичных карбидов, что снижает твердость и износостойкость чугуна и эксплуатационную стойкость отливок, а превышение их выше верхних указанных пределов больше не увеличивает количества вторичных карбидов в микроструктуре отливок, а повышает лишь их стоимость. A decrease in the heating temperature and holding time during tempering of castings below the lower specified limits does not ensure the completeness of diffusion processes and the precipitation of a large number of secondary carbides, which reduces the hardness and wear resistance of cast iron and the operational stability of castings, and exceeding them above the upper specified limits no longer increases the number of secondary carbides in the microstructure of castings, and increases only their cost.
Технический результат, получаемый при осуществлении изобретения, заключается в достижении высокой твердости, износостойкости и эксплуатационной стойкости, хороших технологических свойств и низкой стоимости отливок. Это достигается получением в их микроструктуре бейнитно-трооститно-сорбитно-аустенитной металлической основы, крупных изолированных первичных и располагающихся в металлической основе в большом количестве очень мелких изолированных вторичных очень твердых карбидов (Cr,Fe)7C3 и высокодисперсной карбонитридной фазы. Такие отливки и получаемые из них детали могут использоваться в качестве быстроизнашивающихся деталей с повышенной ударостойкостью, например, сменных деталей горно-обогатительного оборудования, мелющих тел шаровых мельниц и в других случаях, где одновременно требуется высокая износостойкость и ударостойкость.The technical result obtained by carrying out the invention is to achieve high hardness, wear resistance and operational stability, good technological properties and low cost of castings. This is achieved by obtaining in their microstructure a bainitic-troostite-sorbitol-austenitic metal base, large isolated primary and located in a metal base in a large number of very small isolated secondary very hard carbides (Cr, Fe) 7 C 3 and a highly dispersed carbonitride phase. Such castings and the parts obtained from them can be used as wear parts with increased impact resistance, for example, replaceable parts of mining and processing equipment, grinding mills of ball mills and in other cases where high wear resistance and impact resistance are required at the same time.
Способ может быть осуществлен с использованием следующих технических приемов. The method can be carried out using the following techniques.
Плавку чугуна с одновременным его легированием осуществляют в плавильных электропечах, а его модифицирование силикобарием - в разливочных ковшах. Отливки получают путем заливки жидкого чугуна после его модифицирования в литейные песчаные или металлические формы. После извлечения из форм отливки подвергают очистке и обрубке обычно применяемыми для этого способами. Очищенные и обрубленные отливки подвергают термической обработке нормализации в обычно применяемых для этих целей термических печах, при этом подвергаемые механической обработке отливки после нормализации сначала обрабатывают, а затем подвергают отпуску, а необрабатываемые сразу же после нормализации подвергают отпуску. Cast iron is melted with its alloying at the same time in electric melting furnaces, and its modification with silicobarium is carried out in casting ladles. Castings are obtained by pouring liquid cast iron after its modification into foundry sand or metal molds. After being removed from the molds, the castings are cleaned and chipped by methods commonly used for this. The cleaned and chopped off castings are subjected to normalization heat treatment in thermal furnaces usually used for these purposes, while the machined castings after normalization are first processed and then tempered, and untreated immediately after normalization are tempered.
Указанные технические средства и технологические приемы обеспечивают получение качественных отливок с заявленными свойствами. The specified technical means and technological methods provide high-quality castings with the declared properties.
Пример. В плавильной электропечи расплавляли шихтовые материалы и получали легированный чугун. После нагрева расплава в печи до 1450oC его сливали в разливочный ковш, в который предварительно засыпали 0,5% от массы расплава дробленный силикобарий, что обеспечивало после модифицирования следующее содержание в чугуне элементов, мас.%:
Углерод - 3,57
Кремний - 0,82
Марганец - 3,31
Хром - 10,44
Никель - 3,18
Молибден - 0,66
Бор - 0,19
Фосфор - 0,062
Сера - 0,033
Барий - 0,007
Железо - Остальное
Из модифицированного чугуна получали отливки мелющих шаров диаметром 60 мм путем заливки его в металлическую форму. Одновременно заливали пробы на определение жидкотекучести и линейной усадки чугуна.Example. In a melting electric furnace, charge materials were melted and alloyed cast iron was obtained. After heating the melt in the furnace to 1450 o C, it was poured into a casting ladle, into which crushed silicobarium was previously filled in 0.5% of the mass of the melt, which provided after modification the following content in the cast iron of elements, wt.%:
Carbon - 3.57
Silicon - 0.82
Manganese - 3.31
Chrome - 10.44
Nickel - 3.18
Molybdenum - 0.66
Boron - 0.19
Phosphorus - 0.062
Sulfur - 0,033
Barium - 0.007
Iron - Else
From cast iron, castings of grinding balls with a diameter of 60 mm were obtained by pouring it into a metal mold. At the same time, samples were poured to determine the fluidity and linear shrinkage of cast iron.
Жидкотекучесть выплавленного чугуна по спиральной пробе составила 722 мм, а усадка - 1,37%. Жидкотекучесть выплавленного чугуна выше прототипа на 15%, а усадка ниже на 25%. The fluidity of the molten iron in a spiral sample was 722 mm, and the shrinkage was 1.37%. The fluidity of the molten iron is 15% higher than the prototype, and shrinkage is 25% lower.
Полученные отливки шаров подвергали обрубке - удаляли на них остатки литниковой системы, замеряли их твердость на прессе Роквелла, а затем подвергали их термической обработке. The resulting castings of the balls were chopped - the remnants of the sprue system were removed on them, their hardness was measured on a Rockwell press, and then they were subjected to heat treatment.
Твердость шаров в литом состоянии составляла HRC 59. твердость полученных шаров в литом состоянии выше прототипа на 30%. The hardness of the balls in the cast state was HRC 59. The hardness of the obtained balls in the cast state was 30% higher than the prototype.
Высокотемпературную нормализацию отливок шаров производили путем нагрева их в термической камерной печи до 1100oC и выдержки при ней 2,5 ч., после чего они извлекались из печи и охлаждались на воздухе.The high-temperature normalization of the ball castings was carried out by heating them in a thermal chamber furnace to 1100 o C and holding it for 2.5 hours, after which they were removed from the furnace and cooled in air.
Твердость шаров после высокотемпературной нормализации составляла HRC 50. Твердость полученных шаров после нормализации ниже прототипа на 8%. Снижение твердости отливок после высокотемпературной нормализации обеспечивает их механообработку. Полученные мелющие шары механической обработке не подвергаются, так как они используются в виде необработанных отливок. После высокотемпературной нормализации отливок шаров их подвергали высокотемпературному отпуску в камерной термической печи путем нагрева их до 700oC, выдержки при ней 6,5 ч, охлаждения с печью до 400oC, после чего они извлекались из печи и охлаждались на воздухе.The hardness of the balls after high temperature normalization was HRC 50. The hardness of the obtained balls after normalization is 8% lower than the prototype. The decrease in the hardness of the castings after high-temperature normalization ensures their machining. The resulting grinding balls are not machined, as they are used in the form of raw castings. After high-temperature normalization of the ball castings, they were subjected to high-temperature tempering in a chamber thermal furnace by heating them to 700 ° C, holding it for 6.5 hours, cooling the furnace to 400 ° C, after which they were removed from the furnace and cooled in air.
Твердость шаров после высокотемпературной нормализации и высокотемпературного отпуска составила HRC 65, что выше прототипа на 20%. The hardness of the balls after high temperature normalization and high temperature tempering was HRC 65, which is 20% higher than the prototype.
Проведенные испытания на машине трения Х4-Б показали, что относительная абразивная износостойкость при испытаниях по закрепленному образцу заявленого чугуна выше прототипа на 52%. The tests performed on the X4-B friction machine showed that the relative abrasive wear resistance when tested on a fixed sample of the declared cast iron is 52% higher than the prototype.
Стоимость заявленного чугуна ниже стоимости чугуна прототипа на 9%. The cost of declared cast iron is lower than the cost of cast iron prototype by 9%.
Получение отливок из белого износостойкого чугуна заявленным способом обеспечивает высокую их твердость, износостойкость и эксплуатационную стойкость, хорошие технологические свойства и низкую стоимость. Obtaining castings from white wear-resistant cast iron by the claimed method provides their high hardness, wear resistance and operational resistance, good technological properties and low cost.
Claims (1)
Углерод - 2,4 - 4,0
Кремний - 0,5 - 1,5
Марганец - 2,0 - 4,0
Никель - 2,0 - 4,0
Хром - 8,0 - 12,0
Молибден - 0,5 - 0,8
Бор - 0,1 - 0,3
Барий - 0,005 - 0,001
Фосфор - 0,02 - 0,10
Сера - 0,02 - 0,07
Железо - ОстальноегA method of producing a cast billet from white wear-resistant cast iron for a wear part, including smelting, alloying and modifying cast iron to obtain a given cast iron composition, producing a cast by pouring a given cast iron composition into a sand or metal mold, cleaning and heat treating the casting, characterized in that the cast iron is melted melting in an electric furnace of an iron-carbon charge with simultaneous alloying it to a predetermined composition; modification is carried out by silicobarium when pouring into a ladle heated in the furnace to a temperature of 1400 - 1470 o C melt, and heat treatment is carried out in the form of high-temperature normalization with heating to a temperature of 1050 - 1100 o C and holding at it for 2 - 3 hours and subsequent high-temperature tempering with heating to a temperature of 690 - 710 o C, holding it for 6 to 7 hours and cooling with a furnace to a temperature of 400 o C, and then in air, while after modification receive cast iron of the following composition, wt.%:
Carbon - 2.4 - 4.0
Silicon - 0.5 - 1.5
Manganese - 2.0 - 4.0
Nickel - 2.0 - 4.0
Chrome - 8.0 - 12.0
Molybdenum - 0.5 - 0.8
Boron - 0.1 - 0.3
Barium - 0.005 - 0.001
Phosphorus - 0.02 - 0.10
Sulfur - 0.02 - 0.07
Iron - Rest
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96101380A RU2113495C1 (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Method of manufacturing cast blank of wear-resistant cast iron for quick-wearable parts |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU96101380A RU2113495C1 (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Method of manufacturing cast blank of wear-resistant cast iron for quick-wearable parts |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU96101380A RU96101380A (en) | 1998-03-20 |
| RU2113495C1 true RU2113495C1 (en) | 1998-06-20 |
Family
ID=20176084
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU96101380A RU2113495C1 (en) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | Method of manufacturing cast blank of wear-resistant cast iron for quick-wearable parts |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2113495C1 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA018034B1 (en) * | 2009-07-20 | 2013-05-30 | Открытое Акционерное Общество "Минский Завод Отопительного Оборудования" | Method for abrasion resistant white cast chromic iron smelting for production of wearing parts |
| CN113969331A (en) * | 2021-09-30 | 2022-01-25 | 宁国市正兴耐磨材料有限公司 | Production method of chromium alloy casting section with high wear resistance |
-
1996
- 1996-01-23 RU RU96101380A patent/RU2113495C1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 2. ГОСТ 7769-82. Чугун легированный д ля отливок со специальными свойствами. Марки. - М.: Издательство стандарто в, 1987. с. 23. 3. Чугун. Справочник. /Под ред. А.Д.Шермана и др. - М.: Ме таллургия, 1991, с. 336 - 434. 4. * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EA018034B1 (en) * | 2009-07-20 | 2013-05-30 | Открытое Акционерное Общество "Минский Завод Отопительного Оборудования" | Method for abrasion resistant white cast chromic iron smelting for production of wearing parts |
| CN113969331A (en) * | 2021-09-30 | 2022-01-25 | 宁国市正兴耐磨材料有限公司 | Production method of chromium alloy casting section with high wear resistance |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4512804A (en) | Work-hardenable austenitic manganese steel and method for the production thereof | |
| EP3296417A1 (en) | Microalloyed steel for car carbon wheel hub bearing and manufacturing method therefor | |
| CN110257717A (en) | A kind of machine bearing lasso high-end bearing steel material and its manufacturing method | |
| CN109280743B (en) | High-strength wear-resistant steel for roller and production method thereof | |
| CN104593663B (en) | A kind of wear-resistant white cast iron and preparation method thereof | |
| JPS6096750A (en) | Process-hardenable austenite manganese steel and manufacture | |
| JP3570712B2 (en) | Pre-hardened steel for die casting mold | |
| RU2113495C1 (en) | Method of manufacturing cast blank of wear-resistant cast iron for quick-wearable parts | |
| RU2412780C1 (en) | Method of producing wear-resistant white iron | |
| RU2082530C1 (en) | Method of making cast iron grinding balls | |
| CN112391581B (en) | Hot-work shield steel and preparation method thereof | |
| JP3964675B2 (en) | Non-austempered spheroidal graphite cast iron | |
| RU2169787C2 (en) | Method for producing milling balls from white alloyed cast iron | |
| JP3238908B2 (en) | Die-cast steel with high ductility, cleanness and no formation of micro-band, and method for producing the same | |
| JP4243852B2 (en) | Steel for carburized parts or carbonitrided parts, method for producing carburized parts or carbonitrided parts | |
| NO144244B (en) | Wear-resistant, low-alloy white cast iron. | |
| RU2449043C2 (en) | Method for cast iron heat treatment with spherical graphite | |
| RU2307171C2 (en) | Method for producing wear-resistant white iron castings | |
| RU2105821C1 (en) | Method for production of ingots from wear-resistant steel | |
| KR100260025B1 (en) | The manufacturing method for high durable high chromium cast iron and same product | |
| RU2765474C1 (en) | Method for producing wear-resistant high-strength castings from iron | |
| CN115261705B (en) | Preparation method of high-strength high-toughness wear-resistant anti-fatigue steel guide plate | |
| CN110029282B (en) | Tungsten element segregation toughened alloy and casting and heat treatment method thereof | |
| CN114892071B (en) | High-temperature carburized gear steel for new energy vehicle and manufacturing method | |
| CN115896634A (en) | High-temperature-resistant non-ferrous metal die-casting forming die steel material and preparation method thereof |