RU2387729C1 - Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite - Google Patents

Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite Download PDF

Info

Publication number
RU2387729C1
RU2387729C1 RU2009109993/02A RU2009109993A RU2387729C1 RU 2387729 C1 RU2387729 C1 RU 2387729C1 RU 2009109993/02 A RU2009109993/02 A RU 2009109993/02A RU 2009109993 A RU2009109993 A RU 2009109993A RU 2387729 C1 RU2387729 C1 RU 2387729C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
corrosion
iron
nickel
chromium
Prior art date
Application number
RU2009109993/02A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Сафонович Гущин (RU)
Николай Сафонович Гущин
Марина Федоровна Дрожжина (RU)
Марина Федоровна Дрожжина
Асиф Ашур оглы Тахиров (RU)
Асиф Ашур оглы Тахиров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ")
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 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ")
Priority to RU2009109993/02A priority Critical patent/RU2387729C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2387729C1 publication Critical patent/RU2387729C1/en

Links

Landscapes

  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: cast iron can be used for manufacture of working elements of sludge and sand pumps and hydraulic machines, which pump abrasive pulps, mixtures and suspensions. Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite contains the following, wt %: carbon 3.2-4.0; silica 1.5-3.0; manganese 0.8-3.5; chrome 7.0-10.0; nickel 2.0-4.0; boron 0.2-0.4; vanadium 0.4-1.0; molybdenum 0.1-0.5; titanium 0.1-0.4; aluminium 0.05-0.2; cerium 0.03-0.2; magnesium 0.02-0.1; calcium 0.05-0.2; iron- the rest.
EFFECT: cast iron has increased resistance to impact of corrosion abrasive media.
2 tbl

Description

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию коррозионностойкого чугуна с шаровидным графитом для производства деталей, предназначенных для работы в условиях гидроабразивного износа, в частности для изготовления рабочих органов грунтовых и песковых насосов и гидромашин, перекачивающих абразивные пульпы, суспензии и смеси.The invention relates to foundry, and in particular, to the search for corrosion-resistant nodular cast iron for the production of parts intended for work in conditions of waterjet wear, in particular for the manufacture of working bodies of soil and sand pumps and hydraulic machines, pumping abrasive slurries, suspensions and mixtures.

Известен износостойкий чугун, содержащий, мас.%: углерод 3,0-3,7; кремний 0,5-3,0; марганец 0,2-1,5; хром 4,0-15,0; никель 4,0-8,0; фосфор до 0,4; сера до 0,15; железо остальное (см. патент США №2662011, кл.75-128, 1953). Недостатком этого чугуна является низкая концентрация растворенного хрома (до 6%) в его металлической основе. В связи с этим на поверхности изделий из него не образуется коррозионностойкая пассивирующая пленка. В результате чего он имеет низкую устойчивость к воздействию коррозионно-абразивных сред.Known wear-resistant cast iron, containing, wt.%: Carbon 3.0-3.7; silicon 0.5-3.0; manganese 0.2-1.5; chrome 4.0-15.0; nickel 4.0-8.0; phosphorus up to 0.4; sulfur up to 0.15; iron is the rest (see US patent No. 2662011, CL 75-128, 1953). The disadvantage of this cast iron is the low concentration of dissolved chromium (up to 6%) in its metal base. In this regard, on the surface of products from it does not form a corrosion-resistant passivating film. As a result, it has a low resistance to corrosive abrasive media.

Известен хромоникелевый чугун с шаровидным графитом (см., например, описание к патенту РФ №2234553, С1, 7 С22С 37110, 2004 г), выбранный в качестве прототипа по содержанию входящих компонентов и имеющих следующий состав, мас.%: углерод 3,2-4,0; кремний 1,4-2,5; марганец 0,4-1,2; хром 7,0-10,0; никель 2,5-5,5; бор 0,2-0,4; ванадий 0,6-1,0; алюминий 0,05-0,15; церий 0,05-0,20; магний 0,3-0,12; кальций 0,05-0,20; железо остальное.Known chrome-nickel cast iron with spherical graphite (see, for example, the description of the patent of the Russian Federation No. 2234553, C1, 7 C22C 37110, 2004), selected as a prototype for the content of incoming components and having the following composition, wt.%: Carbon 3,2 -4.0; silicon 1.4-2.5; manganese 0.4-1.2; chrome 7.0-10.0; nickel 2.5-5.5; boron 0.2-0.4; vanadium 0.6-1.0; aluminum 0.05-0.15; cerium 0.05-0.20; magnesium 0.3-0.12; calcium 0.05-0.20; iron the rest.

В металлической основе указанного хромоникелевого чугуна с шаровидным графитом концентрация растворенного хрома достигает 11,8%. Благодаря этому он приобретает первую границу устойчивого пассивного состояния. Однако максимальная коррозионная стойкость у Fe-C сплавов обеспечивается, когда их основа содержит более 12% хрома [1].In the metal base of the specified spheroidal graphite iron, the concentration of dissolved chromium reaches 11.8%. Thanks to this, he acquires the first boundary of a stable passive state. However, the maximum corrosion resistance of Fe – C alloys is ensured when their base contains more than 12% chromium [1].

Задачей предложенного изобретения является увеличение концентрации растворенного хрома (более 12%) в металлической основе хромоникелевого чугуна с шаровидным графитом с целью повышения устойчивости изделий из него к воздействию коррозионно-абразивных сред.The objective of the invention is to increase the concentration of dissolved chromium (more than 12%) in the metal base of chrome nickel iron with spherical graphite in order to increase the resistance of products from it to the effects of corrosive abrasive media.

Технический результат, достигаемый при реализации предложенного технического решения, состоит в повышении коррозионной стойкости чугуна при снижении его себестоимости, предназначенного для изготовления отливок сложной конфигурации, например колес рабочих насосов для перекачки абразивных смесей, пульп и суспензий.The technical result achieved by the implementation of the proposed technical solution consists in increasing the corrosion resistance of cast iron while reducing its cost, intended for the manufacture of castings of complex configuration, for example, wheels of working pumps for pumping abrasive mixtures, pulps and suspensions.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в предложенном хромоникелевом чугуне с шаровидным графитом, содержащем: углерод, кремний, марганец, хром, никель, бор, ванадий, алюминий, церий, магний, кальций, железо, дополнительно введен молибден и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 3,2-4,0; кремний 1,5-3,0; марганец 0,8-3,5; хром 7,0-10,0; никель 2,0-4,0; бор 0,2-0,4; ванадий 0,4-1,0; молибден 0,1-0,5; титан 0,1-0,4; алюминий 0,05-0,2; церий 0,03-0,2; магний 0,02-0,1; кальций 0,05-0,2; железо остальное.The specified technical result is ensured by the fact that in the proposed chromium-nickel iron with spherical graphite containing: carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, boron, vanadium, aluminum, cerium, magnesium, calcium, iron, molybdenum and titanium are additionally introduced in the following ratio of components , wt.%: carbon 3.2-4.0; silicon 1.5-3.0; manganese 0.8-3.5; chrome 7.0-10.0; nickel 2.0-4.0; boron 0.2-0.4; vanadium 0.4-1.0; molybdenum 0.1-0.5; titanium 0.1-0.4; aluminum 0.05-0.2; cerium 0.03-0.2; magnesium 0.02-0.1; calcium 0.05-0.2; iron the rest.

Введение в состав предложенного чугуна молибдена позволяет увеличить концентрацию растворенного хрома в его металлической основе за счет частичного замещения молибденом атомов хрома в карбидной фазе.The introduction of molybdenum into the composition of the proposed cast iron makes it possible to increase the concentration of dissolved chromium in its metal base due to the partial substitution of chromium atoms in the carbide phase by molybdenum.

Введение молибдена менее 0,1% не обеспечивает повышение концентрации растворенного хрома в металлической основе; увеличение содержания молибдена свыше 0,4% вызывает выделение карбидов молибдена типа Мо2С, что не обеспечивает повышение концентрации хрома в металлической основе чугуна и, соответственно, его коррозионной стойкости.The introduction of molybdenum of less than 0.1% does not provide an increase in the concentration of dissolved chromium in the metal base; an increase in the molybdenum content of more than 0.4% causes the release of molybdenum carbides of the type Mo 2 C, which does not provide an increase in the concentration of chromium in the metal base of cast iron and, accordingly, its corrosion resistance.

Добавка в состав предложенного чугуна титана способствует увеличению концентрации растворенного хрома в его металлической основе за счет частичного замещения титаном атомов хрома в карбидной фазе.The addition of titanium to the composition of the proposed cast iron contributes to an increase in the concentration of dissolved chromium in its metal base due to the partial replacement of chromium atoms by titanium in the carbide phase.

Введение титана менее 0,1% не обеспечивает повышения концентрации растворенного хрома в металлической основе; увеличение содержания титана свыше 0,4% вызывает выделение карбидов титана TiC, что не обеспечивает повышение концентрации хрома металлической основе чугуна и, соответственно, его коррозионной стойкости.The introduction of titanium of less than 0.1% does not provide an increase in the concentration of dissolved chromium in the metal base; an increase in titanium content in excess of 0.4% causes the precipitation of titanium carbides TiC, which does not provide an increase in the concentration of chromium in the metal base of cast iron and, accordingly, its corrosion resistance.

Увеличение содержания марганца в чугуне позволяет повысить его концентрацию в аустените.An increase in the content of manganese in cast iron makes it possible to increase its concentration in austenite.

Введение марганца в количестве менее 0,8% не обеспечивает повышения достаточной концентрации марганца в аустените, что способствует частичному распаду аустенита при охлаждении в троостит, обладающему низкой коррозионной стойкостью. Это влечет за собой резкое снижение устойчивости хромоникелевого чугуна с шаровидным графитом к воздействию коррозионно-абразивных сред, вследствие чего срок службы изделий из него сокращается. Увеличение содержания марганца свыше 3,5% вызывает выделение карбидов марганца типа Мn3С, что повышает хрупкость чугуна и ухудшает обработку отливок резанием.The introduction of manganese in an amount of less than 0.8% does not provide an increase in a sufficient concentration of manganese in austenite, which contributes to the partial decomposition of austenite upon cooling into troostite, which has low corrosion resistance. This entails a sharp decrease in the resistance of chromium-nickel cast iron with spherical graphite to the effects of corrosion-abrasive media, as a result of which the service life of articles made of it is reduced. An increase in manganese content of over 3.5% causes the release of manganese carbides of the type Mn 3 C, which increases the brittleness of cast iron and affects the processing of castings by cutting.

Уменьшение содержания никеля в чугуне позволяет понизить себестоимость изготовления литья.Reducing the nickel content in cast iron allows to reduce the cost of manufacturing castings.

Введение никеля в количестве менее 2,0% не обеспечивает достижения достаточной концентрации никеля в аустените, что способствует частичному распаду аустенита при охлаждении в коррозионно-неустойчивый троостит. Увеличение содержания никеля свыше 4,0% способствует повышению доли остаточного аустенита в металлической основе чугуна, в результате чего понижается его твердость.The introduction of Nickel in an amount of less than 2.0% does not ensure the achievement of a sufficient concentration of nickel in austenite, which contributes to the partial decomposition of austenite upon cooling into a corrosion-unstable troostite. An increase in nickel content in excess of 4.0% contributes to an increase in the fraction of residual austenite in the metal base of cast iron, resulting in a decrease in its hardness.

Плавку чугуна проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, молибден, хром и ванадий вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1450-1500°С на зеркало расплава вводят кремний и марганец в виде 75%-ного ферросилиция и 60%-ного ферромарганца. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий, бор и титан в виде ферроцерия, ферробора и ферротитана вводят на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи.Iron is smelted in induction or electric arc furnaces using standard charge materials. Alloying elements such as nickel, molybdenum, chromium and vanadium are introduced into the metal plant. After the charge is melted and the cast iron is overheated to 1450-1500 ° С, silicon and manganese are introduced into the melt mirror in the form of 75% ferrosilicon and 60% ferromanganese. Then aluminum and calcium are added (in the form of 20% silicocalcium). Magnesium in the composition of the spheroidizing additive, as well as cerium, boron and titanium in the form of ferrocerium, ferroboron and ferrotitanium, is introduced to the bottom of the casting ladle before the liquid metal is discharged from the furnace.

В таблице 1 приведен химический состав известного и предложенного чугунов. В таблице 2 приведены их механические свойства и стойкость в агрессивно-абразивных средах.Table 1 shows the chemical composition of the known and proposed cast irons. Table 2 shows their mechanical properties and resistance in aggressive abrasive media.

Техническим результатом является, как видно из данных таблицы 2, более высокая концентрация хрома в металлической основе и, соответственно, более высокая коррозионная стойкость и износостойкость предлагаемого чугуна в сравнении с прототипом.The technical result is, as can be seen from the data in table 2, a higher concentration of chromium in the metal base and, accordingly, a higher corrosion resistance and wear resistance of the proposed cast iron in comparison with the prototype.

Временное сопротивление чугуна при изгибе (σизг) определяли на цилиндрических образцах (⌀30×340 мм) при расстоянии между центрами опор 300 мм (ГОСТ 27208-87).Temporary iron flexural resistance (σ mfd) were determined on cylindrical specimens (⌀30 × 340 mm) at a distance between centers of bearings 300 mm (GOST 27208-87).

Твердость по Роквеллу определяли на приборе ТК-2М по ГОСТ 9013-59.Rockwell hardness was determined on a TK-2M instrument according to GOST 9013-59.

Микрораспределение хрома в металлической основе чугуна изучали на микроанализаторе MS-46 «Cameca».The microdistribution of chromium in a metal base of cast iron was studied on an MS-46 Cameca microanalyzer.

Коррозионную стойкость в сернокислотной среде определяли по потере массы образцов после испытания продолжительностью 75 часов по ГОСТ 5272-50.Corrosion resistance in a sulfuric acid medium was determined by the weight loss of the samples after testing for a duration of 75 hours according to GOST 5272-50.

Концентрация серной кислоты составляла 0,02%, а рН среды 4,5.The concentration of sulfuric acid was 0.02%, and the pH of the medium was 4.5.

Износостойкость в условиях гидроабразивного изнашивания определяли методом чашечного шлифования на стенде конструкции ЦНИИТМАШ. В процессе испытания образцы (⌀10×110 мм) перемещаются в гидроабразивной пульпе, состоящей из абразива и воды при соотношении 2:1,3 (по объему). В качестве абразива использовали электрокорунд зернистостью 0,6-1,5 мм. Длительность испытания - 1,5 часа. Частота вращения диска составляла 500 об/мин-1 и контролировалась стробоскопическим тахометром, линейная скорость перемещения образца составляла 4,7 м/сек-1.Wear resistance under conditions of hydroabrasive wear was determined by cup grinding at the stand of the TsNIITMASH design. During the test, samples (⌀10 × 110 mm) are moved in a waterjet pulp consisting of abrasive and water at a ratio of 2: 1.3 (by volume). Electrocorundum with a grain size of 0.6-1.5 mm was used as an abrasive. The test duration is 1.5 hours. The disk rotation frequency was 500 rpm -1 and was controlled by a stroboscopic tachometer, the linear velocity of the sample was 4.7 m / s -1 .

Применение предлагаемого хромоникелевого чугуна с шаровидным графитом для отливок, имеющих сложную конфигурацию, например колес рабочих насосов для перекачки абразивных смесей, пульп и суспензий, позволяет существенно (на 30-40%) увеличить срок службы деталей в эксплуатации при снижении себестоимости их изготовления на 20-30%.The use of the proposed chrome-nickel cast iron with spherical graphite for castings having a complex configuration, for example, wheels of working pumps for pumping abrasive mixtures, pulps and suspensions, can significantly (by 30-40%) increase the service life of parts in operation while reducing the cost of their manufacture by 20- thirty%.

Таблица 1Table 1 ЧугунCast iron № плавкиNo. of swimming trunks Содержание химических элементов, мас.%The content of chemical elements, wt.% СFROM SiSi MnMn CrCr NiNi VV MoMo TiTi ВAT СеXie MgMg CaCa AlAl Пред-лага-емыйPre-lag 11eleven 3,23.2 0,50.5 0,80.8 3,03.0 2,0 2.0 0,40.4 0,10.1 0,10.1 0,20.2 0,030,03 0,020.02 0,050.05 0,050.05 1212 2,72.7 1,81.8 2,22.2 8,58.5 33,033.0 0,70.7 0,80.8 0,350.35 0,30.3 0,120.12 0,060.06 0,130.13 0,130.13 1313 4,04.0 3,03.0 3,53,5 10,010.0 4,04.0 1,01,0 0,50.5 0,40.4 0,40.4 0,20.2 0,1 0.1 0,20.2 0,20.2 ПрототипPrototype 1one 3,63.6 1,91.9 0,80.8 8,58.5 4,04.0 0,80.8 -- -- 0,30.3 0,120.12 0,8 0.8 0,10.1 0,30.3

Таблица 2table 2 № плавкиNo. of swimming trunks Содержание хрома в металлической основе, %The chromium content in the metal base,% Прочность, МПаStrength, MPa Твердость, HRCHardness HRC Скорость коррозии в сернокислой среде, г/м2·нThe corrosion rate in the sulfuric acid environment, g / m 2 · n Коэффициент относительной износостойкости в условиях гидроабразивногоизносаRelative wear coefficient in conditions of hydroabrasive wear 11eleven 12,212,2 905905 6262 0,440.44 6,86.8 1212 12,812.8 910910 6363 0,410.41 7,07.0 1313 13,413,4 902902 6464 0,380.38 7.27.2 1one 11,811.8 900900 6262 0,550.55 6,46.4

Источники информацииInformation sources

1. Томашев Н.Ф., Чернова Г.Л. Коррозия и коррозионностойкие сплавы. М.: Металлургия, 1973. - 232.1. Tomashev N.F., Chernova G.L. Corrosion and corrosion resistant alloys. M .: Metallurgy, 1973.- 232.

Claims (1)

Коррозионно-стойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, бор, ванадий, алюминий, церий, магний, кальций и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 3,2-4,0 кремний 1,5-3,0 марганец 0,8-3,5 хром 7,0-10,0 никель 2,0-4,0 бор 0,2-0,4 ванадий 0,4-1,0 молибден 0,1-0,5 титан 0,1-0,4 алюминий 0,05-0,2 церий 0,03-0,2 магний 0,02-0,1 кальций 0,05-0,2 железо остальное
Corrosion-resistant nodular cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, boron, vanadium, aluminum, cerium, magnesium, calcium and iron, characterized in that it additionally contains molybdenum and titanium in the following ratio of components, wt. %:
carbon 3.2-4.0 silicon 1.5-3.0 manganese 0.8-3.5 chromium 7.0-10.0 nickel 2.0-4.0 boron 0.2-0.4 vanadium 0.4-1.0 molybdenum 0.1-0.5 titanium 0.1-0.4 aluminum 0.05-0.2 cerium 0.03-0.2 magnesium 0.02-0.1 calcium 0.05-0.2 iron rest
RU2009109993/02A 2009-03-20 2009-03-20 Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite RU2387729C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009109993/02A RU2387729C1 (en) 2009-03-20 2009-03-20 Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009109993/02A RU2387729C1 (en) 2009-03-20 2009-03-20 Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2387729C1 true RU2387729C1 (en) 2010-04-27

Family

ID=42672612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009109993/02A RU2387729C1 (en) 2009-03-20 2009-03-20 Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2387729C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634525C1 (en) * 2017-02-06 2017-10-31 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2634525C1 (en) * 2017-02-06 2017-10-31 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6214674B2 (en) High hardness low alloy wear resistant steel sheet and method for producing the same
RU2419666C1 (en) Wear resistant iron
KR102218051B1 (en) High-hardness, high-toughness, wear-resistant steel plate and manufacturing method thereof
RU2384641C1 (en) Wear resistant cast iron
CN104087818A (en) Low-chromium alloy wear-resisting ball and preparation method thereof
RU2465362C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2387729C1 (en) Corrosion-resistant cast iron with spherical graphite
RU2452786C1 (en) Wear resistant cast iron
RU2401316C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2416660C1 (en) Wear resistant iron
CN111250666A (en) Pump case pouring process
US6165288A (en) Highly corrosion and wear resistant chilled casting
RU2445389C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2337996C1 (en) High-strength antifrictional cast iron
CN113265580B (en) High-nitrogen high-vanadium high-chromium wear-resistant alloy and preparation method thereof
RU2234553C1 (en) Abrasion-resistant cast iron
RU2365660C1 (en) Cast iron
RU2451099C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2526507C1 (en) Wear-resistant cast iron with spherical graphite
JP3456635B2 (en) Spherical carbide cast iron
RU2448183C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2451100C1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2337170C2 (en) Austenite iron with globular graphite
RU2511213C1 (en) Wear-resistant cast iron with spherical graphite
RU2445388C1 (en) Wear-resistant cast iron