RU2419666C1 - Износостойкий чугун - Google Patents
Износостойкий чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2419666C1 RU2419666C1 RU2010104919/02A RU2010104919A RU2419666C1 RU 2419666 C1 RU2419666 C1 RU 2419666C1 RU 2010104919/02 A RU2010104919/02 A RU 2010104919/02A RU 2010104919 A RU2010104919 A RU 2010104919A RU 2419666 C1 RU2419666 C1 RU 2419666C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- wear
- proposed
- iron
- tungsten
- Prior art date
Links
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам для производства мелющих шаров размольных мельниц, подвергающихся ударно-абразивному износу, например, при дроблении и размоле вольфрамовых руд. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас.%: углерод 2,8-4,2; кремний 1,5-3,5; ванадий 0,2-0,8; медь 0,2-0,8; никель 2,0-5,0; марганец 0,2-1,6; магний 0,02-0,1; алюминий 0,1-0,5; церий 0,02-0,1; вольфрам 4,0-12,0; кальций 0,06-0,8; бор 0,2-0,4; железо - остальное. Чугун обладает высокой стойкостью в условиях ударно-абразивного износа. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию износостойкого чугуна с шаровидным графитом для производства деталей, предназначенных для работы в условиях ударно-абразивного износа, в частности для изготовления мелющих шаров рудоразмольных мельниц.
Известен серый чугун, содержащий, мас.%: углерод 3,2-3,6; кремний 0,5-0,7; марганец 1,5-2,0; алюминий 0,1-0,2; молибден 0,2-0,3; фосфор 0,1-0,2; азот 0,08-0,12; вольфрам 2,0-3,0; мышьяк 0,03-0,05; железо остальное (RU №2006116041, C22C 37/10, 2006 г.).
Недостатком этого чугуна являются низкие значения прочности и твердости в литом состоянии. В связи с этим известный чугун в литом состоянии не имеет необходимую стойкость в условиях ударно-абразивного износа.
Известен износостойкий чугун с пластинчатым графитом (JP №330243, C22C 37/00, 1995 г.), выбранный в качестве прототипа по содержанию входящих компонентов и имеющий следующий состав, мас.%: углерод 2,5-3,6; кремний 1,0-3,5; марганец 0,5-10,0; никель <2,0; хром 0,1-0,5; молибден 0,1-5,0; вольфрам 0,5-5,0; ниобий 0,5-5,0; железо остальное.
Указанный износостойкий чугун с кристаллизованным пластинчатым графитом обладает высокой износостойкостью в условиях абразивного износа. В то же время он имеет низкую ударно-абразивную стойкость в литом состоянии, которая, главным образом, определяется прочностными свойствами материала.
Задачей предложенного изобретения является создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с высокой прочностью в литом состоянии (без применения термообработки) для работы в условиях ударно-абразивного износа.
Технический результат, достигаемый при реализации предложенного технического решения, состоит в повышении ударно-абразивной стойкости чугуна в литом состоянии при снижении его себестоимости, предназначенного для изготовления износостойких отливок с повышенной прочностью, например мелющих шаров рудоразмольных мельниц.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в предложенном износостойком чугуне с шаровидным графитом, содержащем: углерод, кремний, марганец, никель, вольфрам, железо, дополнительно введены ванадий, медь, магний, алюминий, церий, кальций, бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 2,8-4,2 |
Кремний | 1,5-3,5 |
Ванадий | 0,2-0,8 |
Медь | 0,2-0,8 |
Никель | 2,0-5,0 |
Марганец | 0,2-1,6 |
Магний | 0,02-0,1 |
Алюминий | 0,1-0,5 |
Церий | 0,02-0,1 |
Вольфрам | 4,0-12,0 |
Кальций | 0,06-0,8 |
Бор | 0,2-0,4 |
Железо | остальное |
Введение в состав предложенного чугуна ванадия способствует обеднению аустенита углеродом за счет образования карбидов ванадия, благодаря чему повышается температура начала мартенситного превращения и часть остаточного аустенита превращается в мартенсит, при этом доля остаточного аустенита снижается и, соответственно, повышается прочность, твердость и износостойкость чугуна.
Добавка в состав предложенного чугуна ванадия менее 0,2% не обеспечивает выделение достаточного количества карбидов ванадия, не изменяет долю остаточного аустенита, в результате чего не повышается твердость чугуна. Увеличение количества ванадия свыше 0,8% препятствует образованию структурно-свободного углерода в виде шаровидного графита, что повышает склонность чугуна к образованию трещин.
Введение в состав предложенного чугуна меди позволяет повысить его вязкость и прочность за счет растворения меди в металлической основе.
Введение меди в состав предложенного чугуна в количестве менее 0,2% не обеспечивает достаточной концентрации меди в металлической основе для существенного повышения значений вязкости и прочности износостойкого чугуна. Увеличение содержания меди свыше 0,8% способствует выделению по границам зерен структуры чугуна металлической меди, в результате чего понижаются его вязкость и прочность.
Введение в состав предложенного чугуна алюминия способствует увеличению количества эффективных зародышей кристаллизирующего графита, что способствует повышению количества прочностных характеристик чугуна.
Добавка в состав предложенного чугуна алюминия менее 0,1% не обеспечивает образования достаточного количества эффективных зародышей кристаллизующего графита, в результате чего не повышаются прочностные характеристики чугуна. Увеличение количества алюминия свыше 0,5 способствует образованию плен оксида алюминия, в результате чего снижаются прочностные характеристики чугуна.
Введение в состав предложенного чугуна магния способствует образованию включений графита правильной шаровидной формы, что позволит повысить прочностные характеристики чугуна.
Добавка в состав предложенного чугуна магния менее 0,02% не обеспечивает образования включений графита правильной шаровидной формы, в результате чего не повышаются прочностные характеристики чугуна. Увеличение количества магния свыше 0,1% способствует появлению эффекта перемодифицирования расплава чугуна, в результате чего включения графита образуются неправильной формы.
Введение в состав предложенного чугуна церия способствует выделению структурно-свободного углерода в виде шаровидного графита правильной формы, в результате чего повышаются прочностные характеристики чугуна.
Добавка церия в состав предложенного чугуна менее 0,02% не обеспечивает получения шаровидного графита правильной формы, в результате чего снижается прочность чугуна. Увеличение количества церия свыше 0,1% способствует образованию и выделению по границам зерен структуры чугуна твердых карбидов церия, в результате чего повышаются твердость чугуна и склонность его к образованию трещин.
Введение в состав предложенного чугуна кальция способствует десульфурации чугуна и препятствует образованию соединения окиси магния, при образовании которого снижается количество магния, необходимого для модифицирования чугуна.
Добавка в состав предложенного чугуна кальция менее 0,06% повышает количество магния, необходимого для модифицирования чугуна. При содержании кальция свыше 0,8% резко увеличивается количество неметаллических включений, в результате чего понижается прочность чугуна.
Введение в состав предложенного чугуна бора позволяет увеличить долю графитной и вольфрамо-карбидной эвтектики тонкого строения.
Добавка в состав предложенного чугуна бора менее 0,2% не обеспечивает выделение в достаточном количестве графитной и вольфрамо-карбидной фазы в виде эвтектики тонкого строения, что снижает твердость чугуна. Увеличение количества бора свыше 0,4% вызывает выделение крупных заэвтектических карбидов, что снижает прочностные характеристики чугуна.
Увеличение содержания вольфрама позволяет повысить количество карбидов вольфрама типа W2C, что способствует увеличению твердости чугуна.
Введение вольфрама в количестве менее 4,0% не обеспечивает достижения достаточного количества твердых карбидов, в результате чего твердость чугуна будет низкой. Увеличение количества вольфрама свыше 12% способствует образованию большого количества твердых карбидов, в результате чего прочностные характеристики чугуна будут снижаться.
Наличие в металлической основе предложенного чугуна структурно-свободного углерода в виде включений графита шаровидной формы способствует образованию мартенситной структуры чугуна в литом состоянии, благодаря чему повышаются прочность и, соответственно, ударно-абразивная стойкость отливок из предложенного чугуна.
Наличие в металлической основе предложенного чугуна включений графита шаровидной формы в количестве менее 0,5% способствует образованию аустенитной структуры чугуна, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях ударно-абразивного изнашивания. Увеличение количества включений графита шаровидной формы более 2,2% способствует образованию трооститной структуры чугуна, у которой износостойкость меньше, чем у аустенитной структуры.
Наличие в металлической основе предложенного чугуна связанного углерода способствует образованию мартенситно-карбидной структуры чугуна в литом состоянии, что повышает твердость и, соответственно, ударно-абразивную стойкость отливок из предложенного чугуна.
Концентрация связанного углерода в металлической основе предложенного чугуна в количестве менее 0,4% способствует образованию аустенитной структуры, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях ударно-абразивного изнашивания. Увеличение концентрации связанного углерода более 3,7% способствует образованию большого количества включений карбидов вольфрама типа W2C, что ведет к существенному снижению прочности и, соответственно, ударно-абразивной стойкости чугуна.
Плавку износостойкого чугуна с шаровидным графитом предложенного состава проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, медь, вольфрам, вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1500-1560°С на зеркало расплава вводят ванадий, марганец и кремний в виде 75%-ного ферросилиция. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий и бор в виде ферроцерия и ферробора помещают на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи.
В таблице 1 приведен химический состав известного и предложенного чугунов. В таблице 2 приведены количество включений графита и карбидов, значение механических свойств и износостойкости в условиях ударно-абразивного износа.
Техническим результатом, как видно из данных таблицы 2, является более высокая прочность (820-950 МПа) и относительная износостойкость (2,2-3,5) предлагаемого чугуна в сравнении с прототипом в литом состоянии. Себестоимость отливок из предложенного чугуна существенно снижается за счет отказа применения хрома, молибдена, ниобия и уменьшения применения марганца с 10 до 1,6%.
Твердость по Роквеллу определяли в соответствии с ГОСТ 9013-59.
Износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов (018×18 мм) после проведения 12 циклов испытания длительностью 25 минут каждый. Испытания на ударно-абразивный износ проводили на лабораторной мельнице конструкции ЦНИИТМАШ. В качестве абразива использовали кварцевый песок определенной зернистости. За эталон принимали износ образцов, изготовленных из стали 20.
Объемное количество карбидной фазы и включений графита в структуре чугуна подсчитывали планиметрическим методом в трех полях и методом случайных секущих при 500-кратном увеличении на микроскопе МИМ-8.
Применение предлагаемого износостойкого чугуна с шаровидным графитом для отливок, например, мелющих шаров мельниц, используемых для дробления и размола вольфрамовых руд, позволяет существенно (на 30-40%) увеличить их срок службы при снижении себестоимости изготовления мелющих шаров на 80%.
Таблица 1 | ||||||||||||||||
Номер образца, № | Чугун | Содержание химических элементов, мас.% | ||||||||||||||
C | Si | V | Cu | Ni | Mn | Al | Се | W | Са | В | Cr | Mo | Mg | Nb | ||
1 | 2,8 | 1,5 | 0,2 | 0,2 | 2,0 | 0,2 | 0,1 | 0,02 | 4,0 | 0,06 | 0,2 | - | - | 0,02 | - | |
2 | Предлагаемый | 3,5 | 2,5 | 0,5 | 0,5 | 3,5 | 0,9 | 0,3 | 0,06 | 8,0 | 0,43 | 0,3 | - | - | 0,6 | - |
3 | 4,2 | 3,5 | 0,8 | 0,8 | 5,0 | 1,6 | 0,5 | 0,1 | 12,0 | 0,80 | 0,4 | - | - | 0,10 | - | |
4 | Прототип | 3,5 | 2,2 | - | - | 1,0 | 5,2 | - | - | 2,5 | - | - | 0,3 | 2,5 | - | 2,5 |
5 | 2,8 | 1,5 | 0,2 | 0,2 | 2,0 | 0,2 | 0,1 | 0,02 | 4,0 | 0,06 | 0,2 | - | - | 0,02 | - | |
6 | Предлагаемый | 3,5 | 2,5 | 0,5 | 0,5 | 3,5 | 0,9 | 0,3 | 0,06 | 8,0 | 0,43 | 0,3 | - | - | 0,06 | - |
7 | 4,2 | 3,5 | 0,8 | 0,8 | 5,0 | 1,6 | 0,5 | 0,1 | 12,0 | 0,80 | 0,40 | - | 0,10 | - | ||
8 | Прототип | 3,5 | 2,2 | - | - | 1,0 | 5,2 | - | - | 2,5 | - | - | 0,3 | 2,5 | - | 2,5 |
Таблица 2 | ||||||
Номер образца, № | Чугун | Количество включений графита, %* | Количество карбидов вольфрама, % | Твердость, HRC | Прочность σизг, МПа | Коэффициент относительной стойкости в условиях ударно-абразивного износа |
1 | 0,5 | 25 | 58 | 880 | 2,5 | |
2 | Предлагаемый | 0,5 | 28 | 60 | 850 | 3,0 |
3 | 0,5 | 32 | 62 | 820 | 3,5 | |
4 | Прототип | 0,5 | 38 | 65 | 460 | 1,5 |
5 | 2,2 | 18 | 52 | 950 | 2,2 | |
6 | Предлагаемый | 2,2 | 24 | 56 | 920 | 2,6 |
7 | 2,2 | 28 | 58 | 900 | 3,2 | |
8 | Прототип | 2,2 | 32 | 62 | 490 | 1,8 |
* Предлагаемый чугун содержит шаровидный графит, а прототип - пластинчатый графит. |
Claims (2)
1. Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, никель, марганец, вольфрам и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий, медь, магний, алюминий, церий, кальций, бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 2,8-4,2
кремний 1,5-3,5
ванадий 0,2-0,8
медь 0,2-0,8
никель 2,0-5,0
марганец 0,2-1,6
магний 0,02-0,1
алюминий 0,1-0,5
церий 0,02-0,1
вольфрам 4,0-12,0
кальций 0,06-0,8
бор 0,2-0,4
железо остальное
2. Износостойкий чугун по п.1, отличающийся тем, что он содержит структурно-свободный углерод в виде включений графита шаровидной формы в количестве 0,5-2,2% и связанный углерод в количестве 0,4-3,7%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010104919/02A RU2419666C1 (ru) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Износостойкий чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010104919/02A RU2419666C1 (ru) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Износостойкий чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2419666C1 true RU2419666C1 (ru) | 2011-05-27 |
Family
ID=44734879
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010104919/02A RU2419666C1 (ru) | 2010-02-12 | 2010-02-12 | Износостойкий чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2419666C1 (ru) |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448183C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Износостойкий чугун |
RU2451100C1 (ru) * | 2011-06-20 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Износостойкий чугун |
RU2526507C1 (ru) * | 2013-03-22 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун с шаровидным графитом |
RU2546938C1 (ru) * | 2014-02-25 | 2015-04-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2602587C1 (ru) * | 2015-08-26 | 2016-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИТЦМ МЕТАЛЛУРГ" | Аустенитный чугун с шаровидным графитом |
RU2629407C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-08-29 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2629405C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-08-29 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2629404C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-08-29 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2639084C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2017-12-19 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2652903C1 (ru) * | 2017-03-06 | 2018-05-03 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
-
2010
- 2010-02-12 RU RU2010104919/02A patent/RU2419666C1/ru active
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2448183C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-04-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Износостойкий чугун |
RU2451100C1 (ru) * | 2011-06-20 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Износостойкий чугун |
RU2526507C1 (ru) * | 2013-03-22 | 2014-08-20 | Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун с шаровидным графитом |
RU2546938C1 (ru) * | 2014-02-25 | 2015-04-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2602587C1 (ru) * | 2015-08-26 | 2016-11-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ИТЦМ МЕТАЛЛУРГ" | Аустенитный чугун с шаровидным графитом |
RU2629407C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-08-29 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2629405C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-08-29 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2629404C1 (ru) * | 2016-12-13 | 2017-08-29 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2639084C1 (ru) * | 2017-02-27 | 2017-12-19 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2652903C1 (ru) * | 2017-03-06 | 2018-05-03 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419666C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
EP2770077B1 (en) | Bearing steel and method for producing same | |
JP6036997B2 (ja) | 耐疲労特性に優れたばね鋼及びその製造方法 | |
EP2881485B1 (en) | Abrasion resistant steel plate with high strength and high toughness, and process for preparing same | |
JP5935944B2 (ja) | 低酸素清浄鋼及び低酸素清浄鋼製品 | |
RU2561947C1 (ru) | Рельс | |
RU2384641C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
JP5753365B2 (ja) | 高クロム鋳鉄 | |
CN104087818A (zh) | 一种低铬合金耐磨球及其制备方法 | |
JP5316495B2 (ja) | 軸受鋼鋼材 | |
RU2416660C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2465362C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
JP6328968B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄、及び球状黒鉛鋳鉄の製造方法 | |
RU2526507C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2365660C1 (ru) | Чугун | |
RU2445389C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2451099C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2374354C1 (ru) | Композиционная сталь для электромагнитного оружия | |
RU2448183C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2451100C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
JP6328967B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄管、及び球状黒鉛鋳鉄管の製造方法 | |
RU2511213C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2401317C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2337170C2 (ru) | Аустенитный чугун с шаровидным графитом |