RU2445388C1 - Износостойкий чугун - Google Patents
Износостойкий чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2445388C1 RU2445388C1 RU2010151683/02A RU2010151683A RU2445388C1 RU 2445388 C1 RU2445388 C1 RU 2445388C1 RU 2010151683/02 A RU2010151683/02 A RU 2010151683/02A RU 2010151683 A RU2010151683 A RU 2010151683A RU 2445388 C1 RU2445388 C1 RU 2445388C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- wear
- resistant
- tungsten
- iron
- Prior art date
Links
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства и, в частности, к износостойким чугунам с шаровидным графитом. Может использоваться для производства отливок для пульпопроводов, подвергающихся абразивному износу. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 3,0-6,0; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; вольфрам 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; 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 машин и оборудования, подвергающихся абразивному износу, например футеровки пульпопроводов и др.
Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий масс.%: углерод 3,8-4,5; кремний 2,5-4,5; ванадий 3,5-4,5; медь 0,1-1,5; никель 0,1-2,0; марганец до 0,8; сера до 0,1; фосфор до 0,15; хром до 0,1; магний до 0,05; РЗМ до 0,05; железо остальное [1].
Указанный износостойкий чугун обладает требуемыми свойствами только после сложной термической обработки.
Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, выбранный в качестве прототипа по содержанию входящих компонентов и имеющий следующий состав, масс.%: углерод 2,8-4,0; кремний 1,5-3,5; ванадий 3,0-8,0; медь 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; марганец 0,2-1,0; магний 0,02-0,1; алюминий 0,1-0,4; церий 0,03-0,2; кальций 0,05-0,2; бор 0,2-0,4; железо остальное [2].
Указанный износостойкий чугун с шаровидным графитом, литая металлическая основа которого содержит карбиды ванадия и мартенсит, обладает недостаточной абразивной стойкостью при транспортировке абразивной пульпы.
Задачей предложенного изобретения является создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с более высокой твердостью в литом состоянии для работы в условиях абразивного изнашивания.
Технический результат, достигаемый при реализации предложенного технического решения, состоит в повышении абразивной стойкости чугуна в литом состоянии за счет образования в его структуре твердых карбидов вольфрама, которые совместно с карбидами существенно повысят твердость сплава, предназначенного для изготовления износостойких отливок, например, пульпопроводов.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в предложенный износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, серу, фосфор, железо, дополнительно введен вольфрам, при следующем соотношении компонентов, масс.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 3,0-6,0; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; вольфрам 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; железо остальное.
Введение в состав предложенного чугуна вольфрама способствует образованию твердых карбидов вольфрама типа W2C, благодаря которым повышается стойкость чугуна в условиях абразивного изнашивания.
Добавка в состав предложенного чугуна вольфрама менее 4% способствует образованию карбидов вольфрама типа WC, твердость которых по сравнению с твердостью карбидов вольфрама типа W2C в 1,8 раза меньше. Увеличение содержания вольфрама свыше 6% способствует образованию повышенного количества карбидов вольфрама, в результате чего повышается твердость, но одновременно с этим снижаются прочностные характеристики чугуна.
Уменьшение содержания ванадия в составе предложенного чугуна с 8 до 6% позволяет снизить количество карбидов ванадия, благодаря чему появляются условия выделения в металлической основе чугуна структурно-свободного углерода в виде графита пластинчатой формы, а ввод в расплав чугуна сфероидизирующих модификаторов в виде магния, церия и кальция способствует получению графита шаровидной формы, благодаря этому существенно повышаются прочностные характеристики чугуна.
Наличие в металлической основе предложенного чугуна включений графита шаровидной формы в количестве менее 0,5% способствуют образованию аустенитной структуры чугуна, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях 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 предлагаемого чугуна связанного углерода в количестве менее 0,4% способствует образованию аустенитной структуры, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях абразивного изнашивания. Увеличение концентрации связанного углерода более 3,7% способствует образованию большого количества включений твердых карбидов ванадия и вольфрама, что ведет к существенному снижению прочности и, соответственно, абразивной стойкости чугуна.
Плавку износостойкого чугуна 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 1480-1550°С на зеркало расплава вводят марганец, бор и кремний. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в состав сфероидизирующей присадки, а также церий в виде ферроцерия 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 ванадия и вольфрама, значения твердости и износостойкости в условиях абразивного изнашивания.
Техническим результатом, как видно из данных таблицы 2, является более высокая твердость (63-70 HRC) и относительная износостойкость (2,6-3,8) предлагаемого чугуна в сравнении с прототипом в литом состоянии.
Твердость по Роквеллу определяли в соответствии с ГОСТ 9013-59. Испытания на абразивный износ осуществляли по методу Хрущова М.М. на абразивной шкурке марки 14А5НП603 ГОСТ 6456-82, предварительно зафиксированной на поверхности цилиндрического барабана, закрепленного в патроне токарного станка.
Износостойкость в условиях абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов (⌀3х15 мм).
Эталонный (Ст.20) и испытуемый образцы устанавливали в специальной державке таким образом, чтобы в процессе испытаний они контактировали каждый со свежей поверхностью абразивной шкурки. Номинальная нагрузка на испытуемые образцы при трении составляла 10 кг/см2. Скорость трения образцов составляла 25 м/мин, а длина их пути по поверхности абразивной шкурки - 85 м.
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 пульпопроводов, используемых для транспортировки различной абразивной пульпы, позволяет существенно (на 2-30%) увеличить срок их эксплуатации.
Источники информации, использованные при составлении заявки
1. А.с. СССР №322394, С22С 37/00, 1971.
2. Патент RU 2401317 С1 от 10.10.2010 г., Бюл. №28.
Таблица 1 | |||||||||||||||
Номер образца, № | Чугун | Содержание химических элементов, масс.% | |||||||||||||
С | Si | Mn | Ni | В | V | Сu | Аl | Се | Mg | W | Ca | S | P | ||
1 | Предлагаемый | 3,0 | 1,5 | 0,2 | 3,0 | 0,06 | 3,0 | 0,2 | 0,1 | 0,02 | 0,02 | 4,0 | 0,06 | 0,01 | 0,02 |
2 | 3,8 | 2,5 | 0,5 | 4,0 | 0,23 | 4.5 | 0,5 | 0,4 | 0,11 | 0,05 | 5,0 | 0,43 | 0,02 | 0,05 | |
3 | 4,6 | 3,5 | 0,8 | 5,0 | 0,40 | 6,0 | 0,8 | 0,7 | 0,20 | 0,08 | 6,0 | 0,80 | 0,03 | 0,08 | |
4 | Прототип | 3,4 | 2,5 | 0,6 | 4,0 | 0,3 | 5,5 | 0,5 | 0,25 | 0,11 | 0,06 | - | 0,12 | - | - |
5 | Предлагаемый | 3,0 | 1,5 | 0,2 | 3,0 | 0,06 | 3,0 | 0,2 | 0,1 | 0,02 | 0,02 | 4,0 | 0,06 | 0,01 | 0,02 |
6 | 3,8 | 2,5 | 0,5 | 4,0 | 0,23 | 4,5 | 0,5 | 0,4 | 0,11 | 0,05 | 5,0 | 0,43 | 0,02 | 0,05 | |
7 | 4,6 | 3,5 | 0,8 | 5,0 | 0,40 | 6,0 | 0,8 | 0,7 | 0,20 | 0,08 | 6,0 | 0,80 | 0,03 | 0,08 | |
8 | Прототип | 3,4 | 2,5 | 0,6 | 4,0 | 0,3 | 5,5 | 0,5 | 0,25 | 0,11 | 0,06 | - | 0,12 | - | - |
Таблица 2 | |||||
Номер образца, № | Чугун | Количество включений графита, % | Количество карбидов (VC+W2C), % | Твердость HRC | Коэффициент относительной стойкости в условиях абразивного износа |
1 | Предлагаемый | 0,5 | 34 | 65 | 2,8 |
2 | 0,5 | 36 | 67 | 3,2 | |
3 | 0,5 | 38 | 70 | 3,8 | |
4 | Прототип | 0,5 | 33 | 63 | 2,6 |
5 | Предлагаемый | 2,2 | 32 | 63 | 2,6 |
6 | 2,2 | 34 | 65 | 2,9 | |
7 | 2,2 | 36 | 68 | 3,4 | |
8 | Прототип | 2,2 | 30 | 62 | 2,4 |
Claims (2)
1. Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, серу, фосфор, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод 3,0-4,6
кремний 1,5-3,5
марганец 0,2-0,8
никель 3,0-5,0
бор 0,06-0,40
ванадий 3,0-6,0
медь 0,2-0,8
алюминий 0,1-0,7
церий 0,02-0,20
магний 0,02-0,08
вольфрам 4,0-6,0
кальций 0,06-0,80
сера 0,01-0,03
фосфор 0,02-0,08
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 |
---|---|---|---|
RU2010151683/02A RU2445388C1 (ru) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Износостойкий чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010151683/02A RU2445388C1 (ru) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Износостойкий чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2445388C1 true RU2445388C1 (ru) | 2012-03-20 |
Family
ID=46030134
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010151683/02A RU2445388C1 (ru) | 2010-12-17 | 2010-12-17 | Износостойкий чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2445388C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2428821A1 (de) * | 1974-06-14 | 1975-12-18 | Goetzewerke | Verschleissfeste gusseisenlegierung mit lamellarer bis knoetchenfoermiger graphitausscheidung |
EP0014655A1 (fr) * | 1979-02-05 | 1980-08-20 | ACIERIES THOME CROMBACK Société anonyme dite: | Procédé de fabrication de corps broyants en alliage ferreux |
EP1384794A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-01-28 | Erre-Vis S.p.A. | Spheroidal cast iron particulary for piston rings and method for its production |
RU2234553C1 (ru) * | 2003-04-14 | 2004-08-20 | Закрытое акционерное общество "Петрозаводский завод бумагоделательного машиностроения" | Износостойкий чугун |
RU2401316C1 (ru) * | 2009-06-30 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
-
2010
- 2010-12-17 RU RU2010151683/02A patent/RU2445388C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2428821A1 (de) * | 1974-06-14 | 1975-12-18 | Goetzewerke | Verschleissfeste gusseisenlegierung mit lamellarer bis knoetchenfoermiger graphitausscheidung |
EP0014655A1 (fr) * | 1979-02-05 | 1980-08-20 | ACIERIES THOME CROMBACK Société anonyme dite: | Procédé de fabrication de corps broyants en alliage ferreux |
EP1384794A1 (en) * | 2002-07-26 | 2004-01-28 | Erre-Vis S.p.A. | Spheroidal cast iron particulary for piston rings and method for its production |
RU2234553C1 (ru) * | 2003-04-14 | 2004-08-20 | Закрытое акционерное общество "Петрозаводский завод бумагоделательного машиностроения" | Износостойкий чугун |
RU2401316C1 (ru) * | 2009-06-30 | 2010-10-10 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2419666C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2384641C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2465362C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2445389C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
JPWO2013122248A1 (ja) | 鋳鉄およびブレーキ部品 | |
RU2416660C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2445388C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2452786C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2365660C1 (ru) | Чугун | |
RU2451099C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2451100C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2526507C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2448183C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2511213C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2401317C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2326178C1 (ru) | Серый фрикционный чугун | |
Kasińska et al. | Influence of rare earths metals (REM) on the structure and selected properties of grey cast iron | |
RU2387729C1 (ru) | Коррозионно-стойкий чугун с шаровидным графитом | |
Aubakirov et al. | Influence of boron-and barium-containing modifiers on the structure of low-chromium cast iron | |
RU2733940C1 (ru) | Чугун | |
JP2014189824A (ja) | 昇降機用部品 | |
RU2230817C1 (ru) | Чугун | |
RU2562554C1 (ru) | Чугун | |
Cheng et al. | Microstructure evolution and Wear resistance of Boron-Bearing HigH speed steel roll |