RU2412780C1 - Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна - Google Patents

Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна Download PDF

Info

Publication number
RU2412780C1
RU2412780C1 RU2009143249/02A RU2009143249A RU2412780C1 RU 2412780 C1 RU2412780 C1 RU 2412780C1 RU 2009143249/02 A RU2009143249/02 A RU 2009143249/02A RU 2009143249 A RU2009143249 A RU 2009143249A RU 2412780 C1 RU2412780 C1 RU 2412780C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
castings
iron
carbon
wear
Prior art date
Application number
RU2009143249/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Владимир Васильевич Викулин (RU)
Владимир Васильевич Викулин
Игорь Леонидович Шкарупа (RU)
Игорь Леонидович Шкарупа
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
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 Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Обнинское научно-производственное предприятие "Технология"
Priority to RU2009143249/02A priority Critical patent/RU2412780C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2412780C1 publication Critical patent/RU2412780C1/ru

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано для изготовления деталей, стойких к истиранию, например мелющих тел шаровых мельниц, износостойкой футеровки, сменных деталей нефтегазодобывающего оборудования. В печи выплавляют чугун следующего химического состава, мас.%: углерод 3,4-4,0; кремний 1,0-1,2; марганец 0,3-0,8; хром 0,8-1,0; никель 0,05-0,15; медь 0,8-1,5; ванадий 0,05-0,10; сера 0,01-0,20; фосфор 0,10-0,20; железо остальное. Чугун переливают в разливочный ковш, в котором осуществляют модифицирование чугуна борсодержащей и церийсодержащей лигатурами, магнием в количестве 0,03-0,06% и углеродным наномодификатором в количестве 0,001-0,002% от массы расплава. Полученные отливки подвергают бейнитной закалке со скоростью от 2°С/сек до 45°С/сек до температуры от 250°С до 350°С с последующим охлаждением на воздухе. Обеспечивается получение отливок с высокой износостойкостью и ударостойкостью при относительно невысокой стоимости отливок за счет снижения содержания дорогих и дефицитных легирующих элементов и простоты операции закалки. 4 табл.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению отливок из белого чугуна, используемых в качестве деталей, стойких к истиранию, например мелющих тел шаровых мельниц, износостойкой футеровки, сменных деталей нефтегазодобывающего оборудования.
Известен способ получения литой заготовки из белого износостойкого чугуна для быстроизнашиваемой детали, включающий выплавку, легирование и модифицирование чугуна, с получением заданного состава чугуна, получение отливки заливкой заданного состава чугуна в песчаную или металлическую форму, очистку и термообработку отливки, отличающийся тем, что выплавку чугуна осуществляют расплавлением в электропечи железоуглеродистой шихты с одновременным легированием его на заданный состав, модифицирование осуществляют силикобарием при сливе в ковш нагретого в печи до температуры 1400-1470°С расплава, а термообработку осуществляют в виде высокотемпературной нормализации с нагревом до температуры 1050-1100°С и выдержкой при ней 2-3 ч и последующего высокотемпературного отпуска с нагревом до температуры 690-710°С, выдержкой при ней 6-7 ч и охлаждением с печью до температуры 400°С, а затем на воздухе, при этом после модифицирования получают чугун следующего состава, мас.%:
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 остальное
(патент РФ №2113495, МПК6 С21С 1/08, опубл. 20.06.1998 г.).
Недостатками данного способа являются: неравномерная твердость в разных частях отливки, пониженная твердость в медленно охлаждаемых частях отливки, что предопределяет их низкую износостойкость, высокое содержание дорогих и дефицитных легирующих элементов (хром, никель, молибден, бор), что определяет высокую стоимость чугуна из-за наличия дорогих легирующих элементов, и необходимость проведения длительной сложной термообработки изделий.
Наиболее близким по технической сущности является способ получения отливок из износостойкого белого чугуна, включающий выплавку чугуна и последующую заливку его в разливочный ковш, отличающийся тем, что выплавляют чугун в индукционной или дуговой электропечи следующего химического состава, мас.%:
Углерод 3,1-3,9
Кремний 2,10-2,65
Марганец 0,60-0,80
Хром 0,80-1,00
Никель 0,65-1,00
Медь 0,80-1,00
Ванадий 1,00-1,60
Сера 0,016-0,20
Фосфор 0,02-0,16
Железо остальное,
а затем непосредственно в разливочный ковш вводят борсодержащую и церийсодержащую лигатуру до содержания в чугуне, мас.%: бор 0,02-0,06, церий 0,02-0,05 (патент РФ №2307171, кл. С21С 1/08, С22С 37/00, опубл. 27.09.2007 г.).
Чугун имеет твердость 54-61 HRC. Прочность σв до 427 МПа, удлинение δ=0%.
Недостатками данного способа являются: пониженная прочность и твердость отливок из чугуна, с уменьшением твердости к центру отливки, приводящая к быстрому износу мелющих тел в процессе работы, их низкая ударостойкость, что приводит к их разрушению в процессе помола, высокое содержание дорогих и дефицитных легирующих элементов (никель, ванадий), а также сложный режим термообработки, что определяет высокую стоимость отливок из чугуна.
Задачей и техническим результатом изобретения является получение отливок из чугуна с высокой прочностью и твердостью, равномерной во всех их частях, с очень мелким зерном бейнита и троостита, а также с графитом в шаровидной форме, что обеспечивает высокую их износостойкость и ударостойкость, а также изготовление отливок без сложной термообработки, что позволяет производить отливки с относительно невысокой стоимостью.
Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения отливок из износостойкого белого чугуна, включающем выплавку чугуна в печи, последующую заливку его в разливочный ковш, модифицирование расплава чугуна борсодержащей и церийсодержащей лигатурой, формирование отливок, отличающемся тем, что выплавляют чугун в печи следующего химического состава, мас.%:
Углерод 3,4-4,0
Кремний 1,0-1,2
Марганец 0,3-0,8
Хром 0,8-1,0
Никель 0,05-0,15
Медь 0,8-1,5
Ванадий 0,05-0,10
Сера 0,01-0,20
Фосфор 0,10-0,20
Железо остальное,
при этом в разливочный ковш дополнительно вводят магний в количестве 0,03-0,06% (при меньшем количестве введения магния чугун имеет повышенную хрупкость, а введение большего количества не приводит к дальнейшему понижению хрупкости) и углеродный наномодификатор 0,001-0,002% от массы расплава (при меньшем количестве введения наномодификатора чугун имеет большой размер зерен, а введение большего количества не приводит к дальнейшему уменьшению размера зерен), полученные отливки подвергают бейнитной закалке со скоростью от 2°С/сек до 45°С/сек до температуры от 250°С до 350°С с последующим охлаждением на воздухе.
При скорости охлаждения отливок медленнее чем 2°С/сек в чугуне образуется перлит, что резко ухудшает его стойкость к ударным воздействиям, если охлаждение производить быстрее чем 45°С/сек в чугуне возникают значительнее внутренние напряжения, что также приведет к резкому ухудшению его стойкости к ударным воздействиям. Если охлаждать отливки ниже 250°С в чугуне возникают значительные внутренние напряжения, что приведет к резкому ухудшению его стойкости к ударным воздействиям, если охладить отливки из чугуна выше 350°С, они будут иметь твердость ниже необходимой для их оптимальной работоспособности. Если не проводить закалку отливок, то их твердость будет ниже необходимой для оптимальной работоспособности.
Предлагаемый способ получения отливок из белого чугуна позволяет получить структуру белого чугуна высокой твердости и износостойкости при невысокой себестоимости отливок.
При введении борсодержащей и церийсодержащей лигатуры непосредственно в разливочный ковш до содержания в чугуне, мас.%: бор 0,005-0,007, церия 0,02-0,04 достигается быстрая его кристаллизация и быстрое охлаждение отливок, что при определенной температуре заливки и указанном химическом составе чугуна обеспечивает получение равномерной структуры белого чугуна во всех их частях и в силу этого их высокую равномерную твердость и износостойкость. Введение бора в указанном диапазоне позволяет улучшить прокаливаемость чугуна, введение бора в большем количестве приводит к увеличению размеров зерен металла.
Введение церия и хрома стимулирует карбидообразование при получении отливок из белого чугуна. Бор при малых добавках размещается в ядрах дислокации, закрепляет их, что обеспечивает твердость и износостойкость выплавляемого белого чугуна. Фуллерены углерода, которые содержатся в наномодификаторе, являются центрами кристаллизации, в большом количестве из-за их малых размеров они распределяются в расплаве чугуна и способствуют получению металла с мелкокристаллической структурой.
Такой состав белого чугуна и такой способ получения отливок из белого чугуна выбраны на основе проведенных исследований, устанавливающих влияние вводимых элементов на структуру и свойства отливок.
Содержание серы и фосфора выбрано из условия внесения их в чугун шихтовыми материалами.
Пример
Выплавляли в печи ВП-10 чугун заявленного химического состава из чушкового чугуна, стального, чугунного и медного лома, вводили феррохром в разливочный ковш вводили борсодержащую (ферробор с содержанием 60% бора) и церийсодержащую (ФС30РЗМ30А) лигатуру, магний и наномодификатор (содержащий до 20% фуллеренов углерода), получали отливки цильпебсов диаметром 25-32 мм. Химический состав шихты чугуна, механические свойства полученных отливок приведены в таблицах 1, 2, 3, 4.
Для нейтрализации серы добавляли в ковш лигатуру ФС30РЗМ30А, а также магний для получения графита в шаровидной форме.
Разливку чугуна производили в ковш массой 1300 кг. Затем расплав разливали в чугунные кокили на непрерывно работающей разливочной машине. Закалку цильпебсов производили поливанием водой, контроль температур цильпебсов осуществлялся с помощью пирометра.
Количество легирующих элементов и результаты испытаний представлены в таблицах №1-4.
Таблица №1
1 Химсостав чугуна, мас.% С Si v Cr Ni Cu
3,4 1,2 0,05 0,8 0,05 0,8
В S P Mn Се
0,005 0,1 0,15 0,5 0,02
2 Модифицирование Модификаторы Магний Углеродный наномодификатор
%, ввода, от массы расплава 0,03 0,0015
3 Вид излома образца Белый чугун
4 Механические свойства Твердость, HRC Прочность, σв, МПа Удлинение, δ, %
60 480 0
Таблица №2
1 Химсостав чугуна, мас.% С Si V Cr Ni Cu
4,0 1,1 0,07 0,85 0,06 1,2
В S Р Мn Се
0,005 0,2 0,1 0,3 0,02
2 Модифицирование Модификаторы Магний Углеродный наномодификатор
%,ввода, от массы расплава 0,03 0,002
3 Вид излома образца Белый чугун
4 Механические свойства Твердость, HRC Прочность, σв, МПа Удлинение, δ, %
60 510 0
Таблица №3
1 Химсостав чугуна, мас.% С Si V Cr Ni Cu
3,5 1,15 0,1 0,9 0,15 1,5
В S Р Mn Се
0,007 0,006 0,2 0,8 0,03
2 Модифицирование Модификаторы Магний Углеродный наномодификатор
%, ввода, от массы расплава 0,04 0,001
3 Вид излома образца Белый чугун
4 Механические свойства Твердость, HRC Прочность, σв, МПа Удлинение, δ, %
61 500 0
Таблица №4
1 Химсостав чугуна, мас.% С Si V Cr Ni Cu
3,8 1,0 0,09 1,0 0,06 1,1
В S Р Mn Се
0,006 0,01 0,17 0,6 0,04
2 Модифицирование Модификаторы Магний Углеродный наномодификатор
%, ввода, от массы расплава 0,06 0,0015
3 Вид излома образца Белый чугун
4 Механические свойства Твердость, HRC Прочность, σв, МПа Удлинение, δ, %
62 550 0
Из таблиц видно, что отливки, полученные заявленным способом, обладают высокой прочностью и твердостью, равномерной во всех их частях. Литейные качества чугуна удовлетворительные. Оптимальный состав - №4.
При исследовании изменения твердости у края, на 1/2 радиуса и в центре разрезанных цильпебсов установлено незначительное уменьшение твердости в центре на 1-2 ед. HRC по сравнению с краем.
При испытаниях на удароустойчивость цильпебсы всех вышеприведенных составов не разрушались. При дальнейших испытаниях ни один из цильпебсов состава №4 не разрушился даже при увеличении времени испытаний в 6 раз от заданного.
Структура состава №4 бейнитная. Ближе к поверхности наблюдается уменьшение размеров зерен. Средний размер зерна около 10 мкм. Графит находится в шаровидной форме.

Claims (1)

  1. Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна, включающий выплавку чугуна в печи, последующую заливку его в разливочный ковш, модифицирование расплава чугуна борсодержащей и церийсодержащей лигатурой, формирование отливок, отличающийся тем, что выплавляют чугун в печи следующего химического состава, мас.%:
    Углерод 3,4-4,0 Кремний 1,0-1,2 Марганец 0,3-0,8 Хром 0,8-1,0 Никель 0,05-0,15 Медь 0,8-1,5 Ванадий 0,05-0,10 Сера 0,01-0,20 Фосфор 0,10-0,20 Железо остальное,

    при этом в разливочный ковш дополнительно вводят магний в количестве 0,03-0,06% и углеродный наномодификатор в количестве 0,001-0,002% от массы расплава, а полученные отливки подвергают бейнитной закалке со скоростью 2-45°С/с до температуры 250-350°С с последующим охлаждением на воздухе.
RU2009143249/02A 2009-11-23 2009-11-23 Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна RU2412780C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009143249/02A RU2412780C1 (ru) 2009-11-23 2009-11-23 Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009143249/02A RU2412780C1 (ru) 2009-11-23 2009-11-23 Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2412780C1 true RU2412780C1 (ru) 2011-02-27

Family

ID=46310532

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009143249/02A RU2412780C1 (ru) 2009-11-23 2009-11-23 Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2412780C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490335C1 (ru) * 2012-04-17 2013-08-20 Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке
RU2509159C1 (ru) * 2012-06-20 2014-03-10 Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") Способ получения отливок из хладостойкого чугуна
RU2627713C2 (ru) * 2015-11-09 2017-08-10 Открытое акционерное общество "Пашийский металлургическо-цементный завод" Чугун для мелющих тел

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113495C1 (ru) * 1996-01-23 1998-06-20 Кульбовский Иван Кузьмич Способ получения литой заготовки из белого износостойкого чугуна для быстроизнашиваемой детали
RU2307171C2 (ru) * 2005-10-05 2007-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Литейные технологии" Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна
RU2307875C1 (ru) * 2006-03-22 2007-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" Чугун и способ термической обработки отливок из него
RU2334011C1 (ru) * 2006-12-25 2008-09-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2113495C1 (ru) * 1996-01-23 1998-06-20 Кульбовский Иван Кузьмич Способ получения литой заготовки из белого износостойкого чугуна для быстроизнашиваемой детали
RU2307171C2 (ru) * 2005-10-05 2007-09-27 Общество с ограниченной ответственностью "Литейные технологии" Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна
RU2307875C1 (ru) * 2006-03-22 2007-10-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Брянская государственная инженерно-технологическая академия" Чугун и способ термической обработки отливок из него
RU2334011C1 (ru) * 2006-12-25 2008-09-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2490335C1 (ru) * 2012-04-17 2013-08-20 Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") Способ получения бейнитного чугуна при термической обработке
RU2509159C1 (ru) * 2012-06-20 2014-03-10 Открытое акционерное общество "ГАЗ" (ОАО "ГАЗ") Способ получения отливок из хладостойкого чугуна
RU2627713C2 (ru) * 2015-11-09 2017-08-10 Открытое акционерное общество "Пашийский металлургическо-цементный завод" Чугун для мелющих тел

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5340290B2 (ja) 高強度破断分割用非調質鋼および破断分割用鋼部品
CN108220766B (zh) 一种Cr-V系热作模具钢及其制备方法
JP6954846B2 (ja) 球状黒鉛鋳鉄
KR20100014865A (ko) 피삭성이 우수한 석출 경화형 마텐자이트계 스테인레스 주강 및 그 제조 방법
CN103789600B (zh) 过共晶高铬铸铁制备方法
CN109280743B (zh) 一种轧辊用高强度耐磨钢及其生产方法
CN111172468A (zh) 一种微合金化中碳铸钢件的制备方法
CN115896634B (zh) 一种耐高温有色金属压铸成型模具钢材料及其制备方法
CN102864383B (zh) 一种低合金钢
CN115537642B (zh) 过共晶高铬铸铁初生碳化物细化方法
RU2412780C1 (ru) Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна
RU2395366C1 (ru) Способ получения отливок из легированного чугуна
CN115595508A (zh) 一种卷取机套筒用合金结构钢及其制备方法
JP3735658B2 (ja) 高強度ダクタイル鋳鉄
RU2113495C1 (ru) Способ получения литой заготовки из белого износостойкого чугуна для быстроизнашиваемой детали
JP3570712B2 (ja) ダイカスト金型用プリハードン鋼
JP2007327083A (ja) 球状黒鉛鋳鉄及びその製造方法
RU2169787C2 (ru) Способ получения мелющих шаров из белого легированного чугуна
JP3964675B2 (ja) 非オーステンパー処理球状黒鉛鋳鉄
CN110241358A (zh) 新型车身结构件压铸模具钢及其制备工艺
RU2307171C2 (ru) Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна
CN104651721B (zh) 斗齿用合金钢及斗齿的制备方法
CN109972024B (zh) 一种齿轮钢钢棒用钢及其制备方法和钢棒的制备方法
RU2267542C1 (ru) Чугун, способ его получения и способ термической обработки отливок из него
RU2250268C1 (ru) Способ получения отливок из половинчатого чугуна с аустенитно-бейнитной структурой

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20121124