RU2448183C1 - Износостойкий чугун - Google Patents

Износостойкий чугун Download PDF

Info

Publication number
RU2448183C1
RU2448183C1 RU2011122569/02A RU2011122569A RU2448183C1 RU 2448183 C1 RU2448183 C1 RU 2448183C1 RU 2011122569/02 A RU2011122569/02 A RU 2011122569/02A RU 2011122569 A RU2011122569 A RU 2011122569A RU 2448183 C1 RU2448183 C1 RU 2448183C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
wear
carbon
molybdenum
manganese
Prior art date
Application number
RU2011122569/02A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Сафонович Гущин (RU)
Николай Сафонович Гущин
Фейзулла Алибала оглы Нуралиев (RU)
Фейзулла Алибала оглы Нуралиев
Ольга Николаевна Гулак (RU)
Ольга Николаевна Гулак
Валерий Михайлович Находкин (RU)
Валерий Михайлович Находкин
Ольга Петровна Бекишева (RU)
Ольга Петровна Бекишева
Ольга Владимировна Гущина (RU)
Ольга Владимировна Гущина
Дмитрий Владиславович Олейников (RU)
Дмитрий Владиславович Олейников
Анастасия Михайловна Зайчикова (RU)
Анастасия Михайловна Зайчикова
Александр Борисович Морозов (RU)
Александр Борисович Морозов
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 RU2011122569/02A priority Critical patent/RU2448183C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2448183C1 publication Critical patent/RU2448183C1/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 производства мелющих элементов размольных мельниц, подвергающихся ударно-абразивному износу, например, при дроблении и размоле цемента и гипса. Чугун содержит элементы при следующем соотношении, мас.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 4,0-6,0; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 0,2-0,8; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; хром 0,2-0,8; молибден 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; железо - остальное, причем в структуре чугуна углерод содержится в свободном состоянии в виде включений графита шаровидной формы в количестве 0,5-2,2% и в связанном состоянии в виде карбидной фазы в количестве 0,4-3,7%. Техническим результатом является повышение стойкости литого чугуна с шаровидным графитом в условиях ударно-абразивного износа. 2 табл.

Description

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию износостойкого чугуна с шаровидным графитом для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся ударно-абразивному износу, например деталей цементно- и гипсоразмольного оборудования и т.п.
Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий, масс.%: углерод 2,2-3,2; кремний 2,5-3,5; марганец 3,0-8,5; алюминий 0,5-2,0; молибден 0,4-0,7; серу до 0,03; фосфор до 0,08; магний 0,03-0,08; железо остальное [1].
Недостатками этого чугуна являются низкие значения твердости и износостойкости в литом состоянии.
Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, выбранный в качестве прототипа по содержанию входящих компонентов и имеющий следующий состав, масс.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 4,0-10,0; никель 2,0-5,0; бор 0,2-0,4; ванадий 0,2-0,8; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,4; церий 0,02-0,2; магний 0,02-0,08; кальций 0,04-0,20; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; железо остальное [2].
Указанный износостойкий чугун с шаровидным графитом, литая металлическая основа которого содержит карбиды марганца и мартенсит, обладает недостаточной ударно-абразивной стойкостью при помоле цемента и гипса.
Задачей предложенного изобретения является создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с более высокой твердостью в литом состоянии 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 за счет образования в его структуре твердых карбидов молибдена, которые совместно с карбидами марганца существенно повысят твердость сплава, предназначенного для изготовления износостойких отливок, например бронефутеровки, бандажи и сегменты цементно- и гипсоразмольных мельниц.
Указанный технический результат обеспечивается тем, что в предложенном износостойком чугуне с шаровидным графитом, содержащим: углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, серу, фосфор, железо, дополнительно введен хром и молибден при следующем соотношении компонентов, масс.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 4,0-6,0; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 0,2-0,8; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; хром 0,2-0,8; молибден 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 хрома способствует образованию твердого раствора в его металлической основе, благодаря которому повышаются прочностные характеристики сплава.
Добавка в состав предложенного чугуна хрома менее 0,2% не обеспечивает образования достаточного количества твердого раствора на основе хрома, в результате чего прочностные характеристики чугуна не повышаются. Увеличение количества хрома свыше 0,8% способствует образованию цементита, который отрицательно влияет на прочностные характеристики чугуна.
Введение в состав предложенного чугуна молибдена способствует образованию твердых карбидов молибдена типа Mo2C, благодаря которым повышается стойкость чугуна в условиях ударно-абразиного износа
Добавка в состав предложенного чугуна молибдена менее 4% способствует образованию карбидов молибдена типа МоС, твердость которых по сравнению с твердостью карбидов молибдена типа Мо2С в 1,5 раза меньше. Увеличение содержания молибдена свыше 6,0% способствует образованию повышенного количества карбидов молибдена, в результате чего повышается твердость, но одновременно с этим снижаются прочностные характеристики чугуна.
Уменьшение содержания марганца в составе предложенного чугуна с 10 до 6% позволяет снизить количество карбидов марганца, благодаря чему появляются условия для 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 которому существенно повышаются прочностные характеристики 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 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 твердых карбидов марганца и молибдена, что ведет к существенному снижению прочности и, соответственно, ударно-абразивной стойкости чугуна.
Плавку износостойкого чугуна предложенного состава проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, медь, молибден вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1480-1520°С на зеркало расплава вводят марганец, ванадий, бор и кремний. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе 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, значение твердости и износостойкости в условиях ударно-абразивного износа.
Техническим результатом, как видно из данных таблицы 2, являются более высокая твердость (62-68 HRC) и относительная износостойкость (2,4-3,5) предлагаемого чугуна в сравнении с прототипом в литом состоянии.
Твердость по Роквеллу определяли в соответствии с ГОСТ 9013-59.
Износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов (⌀18×18 мм), после проведения 12 циклов испытания длительностью 25 минут каждая. 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 мелющих элементов цементно- и гипсоразмольных мельниц позволяет существенно (на 35-45%) увеличить их срок службы.
Источники информации, использованные при составлении заявки
1. А.С. №761594 СССР, БИ №33, 1980.
2. Патент RU 2401316 C1 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 Cr Mo Са S Р
1 Предлагаемый 3,0 1,5 4,0 3,0 0,06 0,2 0,2 0,1 0,02 0,02 0,2 4,0 0,06 0,01 0,02
2 3,8 2,5 5,0 4,0 0,23 0,5 0,5 0,4 0,11 0,05 0,5 5,0 0,43 0,02 0,05
3 4,6 3,5 6,0 5,0 0,40 0,8 0,8 0,7 0,20 0,08 0,8 6,0 0,80 0,03 0,08
4 Прототип 3,8 2,5 7,0 3,5 0,3 0,5 0,5 0,25 0,11 0,05 - - 0,12 0,02 0,05
5 Предлагаемый 3,0 1,5 4,0 3,0 0,06 0,2 0,2 0,1 0,02 0,02 0,2 4,0 0,06 0,01 0,02
6 3,8 2,5 5,0 4,0 0,23 0,5 0,5 0,4 0,11 0,05 0,5 5,0 0,43 0,02 0,05
7 4,6 3,5 6,0 5,0 0,40 0,8 0,8 0,7 0,20 0,08 0,8 6,0 0,80 0,03 0,08
8 Прототип 3,8 2,5 7,0 3,5 0,3 0,5 0,5 0,25 0,11 0,05 - - 0,12 0,02 0,05
Таблица 2
Номер образца, № Чугун Количество включений графита, % Количество карбидов (Мn7С3+Мo2С), % Твердость HRC Коэффициент относительной износостойкости
1 Предлагаемый 0,5 30 63 2,6
2 0,5 33 65 3,0
3 0,5 35 68 3,5
4 Прототип 0,5 26 60 2,0
5 Предлагаемый 2,2 28 62 2,4
6 2,2 30 64 2,5
7 2,2 33 66 2,8
8 Прототип 2,2 24 58 1,8

Claims (1)

  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 хром и молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Углерод 3,0-4,6 Кремний 1,5-3,5 Марганец 4,0-6,0 Никель 3,0-5,0 Бор 0,06-0,40 Ванадий 0,2-0,8 Медь 0,2-0,8 Алюминий 0,1-0,7 Церий 0,02-0,20 Магний 0,02-0,08 Хром 0,2-0,8 Молибден 4,0-6,0 Кальций 0,06-0,80 Сера 0,01-0,03 Фосфор 0,02-0,08 Железо Остальное,

    причем в структуре чугуна углерод содержится в свободном состоянии в виде включений графита шаровидной формы в количестве 0,5-2,2% и в связанном состоянии в виде карбидной фазы в количестве 0,4-3,7%.
RU2011122569/02A 2011-06-06 2011-06-06 Износостойкий чугун RU2448183C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122569/02A RU2448183C1 (ru) 2011-06-06 2011-06-06 Износостойкий чугун

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2011122569/02A RU2448183C1 (ru) 2011-06-06 2011-06-06 Износостойкий чугун

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2448183C1 true RU2448183C1 (ru) 2012-04-20

Family

ID=46032645

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2011122569/02A RU2448183C1 (ru) 2011-06-06 2011-06-06 Износостойкий чугун

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2448183C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500829C1 (ru) * 2012-12-18 2013-12-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
UA9552U (en) * 2004-12-03 2005-10-17 State Res And Design Inst Of T A mechanism for packaging the spongy titanium
EP1029098B1 (en) * 1997-10-14 2006-06-28 Molycarbide International Ltd. Spheroidal graphite cast iron alloy containing molybdenum and disc brake rotor therefrom
RU2416660C1 (ru) * 2010-02-12 2011-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Износостойкий чугун
RU2419666C1 (ru) * 2010-02-12 2011-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") Износостойкий чугун

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1029098B1 (en) * 1997-10-14 2006-06-28 Molycarbide International Ltd. Spheroidal graphite cast iron alloy containing molybdenum and disc brake rotor therefrom
UA9552U (en) * 2004-12-03 2005-10-17 State Res And Design Inst Of T A mechanism for packaging the spongy titanium
RU2416660C1 (ru) * 2010-02-12 2011-04-20 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" Износостойкий чугун
RU2419666C1 (ru) * 2010-02-12 2011-05-27 Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") Износостойкий чугун

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2500829C1 (ru) * 2012-12-18 2013-12-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2419666C1 (ru) Износостойкий чугун
KR102218051B1 (ko) 고경도 고인성 내마모 강판 및 그의 제조방법
RU2384641C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2465362C1 (ru) Износостойкий чугун
CN104087818A (zh) 一种低铬合金耐磨球及其制备方法
RU2416660C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2401316C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2445389C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2448183C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2452786C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2451099C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2526507C1 (ru) Износостойкий чугун с шаровидным графитом
RU2365660C1 (ru) Чугун
RU2451100C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2445388C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2511213C1 (ru) Износостойкий чугун с шаровидным графитом
RU2348735C2 (ru) Сталь колесная
RU2401317C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2533631C1 (ru) Износостойкий чугун
RU2326178C1 (ru) Серый фрикционный чугун
RU2337170C2 (ru) Аустенитный чугун с шаровидным графитом
RU2387729C1 (ru) Коррозионно-стойкий чугун с шаровидным графитом
RU2562554C1 (ru) Чугун
US10787726B2 (en) Ductile iron composition and process of forming a ductile iron component
RU2733940C1 (ru) Чугун