RU2451100C1 - Износостойкий чугун - Google Patents
Износостойкий чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2451100C1 RU2451100C1 RU2011124797/02A RU2011124797A RU2451100C1 RU 2451100 C1 RU2451100 C1 RU 2451100C1 RU 2011124797/02 A RU2011124797/02 A RU 2011124797/02A RU 2011124797 A RU2011124797 A RU 2011124797A RU 2451100 C1 RU2451100 C1 RU 2451100C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- wear
- iron
- molybdenum
- boron
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся ударно-абразивному износу. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит следующие компоненты, 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 0,2-0,8; медь 0,2-0,8; алюминий более 0,5-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; молибден 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; вольфрам 4,0-6,0; железо остальное. Техническим результатом является повышение стойкости литого чугуна с шаровидным графитом в условиях ударно-абразивного износа. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области литейного производства и, в частности, к износостойким чугунам для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся ударно-абразивному износу, например мелющих шаров рудоразмольных мельниц.
Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод | 2,2-3,2; |
кремний | 0,5-3,0; |
марганец | 0,2-3,0; |
хром | 3,0-6,4 |
никель | 2,0-4,0; |
бор | 0,2-0,4; |
ванадий | 0,2-0,8; |
медь | 0,2-0,8; |
алюминий | 0,1-0,4; |
церий | 0,03-0,2; |
магний | 0,02-0,1; |
кальций | 0,05-0,2; |
железо | остальное |
(RU 2384641, С22С 37/04, опубликовано 20.03.2010).
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому техническому результату является износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, молибден, кальций, железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
углерод | 2,8-4,2; |
кремний | 1,5-3,5; |
марганец | 0,2-1,6; |
никель | 2,0-5,0; |
бор | 0,2-0,4; |
ванадий | 0,2-0,8; |
медь | 0,2-0,8; |
алюминий | 0,1-0,5; |
церий | 0,02-0,2; |
магний | 0,02-0,1; |
молибден | 4,0-12,0; |
кальций | 0,06-0,8; |
железо | остальное |
(RU 2416660, С22С 37/04, опубликовано 20.04.2011).
Недостатком известных износостойких чугунов, содержащих прочные карбиды молибдена и мартенсит, является недостаточная ударно-абразивная стойкость литых изделий, выполненных из указанных чугунов, работающих при повышенных температурах.
Задачей и техническим результатом изобретения является износостойкий чугун с шаровидным графитом, обладающий повышенной твердостью и ударно-абразивной стойкостью в литом состоянии, в том числе при эксплуатации при повышенных температурах.
Технический результат достигается тем, что износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, молибден, кальций, вольфрам, серу, фосфор и железо 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 | 0,2-0,8; |
медь | 0,2-0,8; |
алюминий | более 0,5-0,7; |
церий | 0,02-0,20; |
магний | 0,02-0,08; |
молибден | 4,0-6,0; |
кальций | 0,06-0,80; |
вольфрам | 4,0-6,0; |
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%.
Наличие в составе чугуна по изобретению одновременно молибдена и вольфрама в заявленных концентрациях дает преимущественное образование твердых и прочных карбидов молибдена типа Мо2С и очень твердых карбидов вольфрама типа W2C, повышающих твердость и ударно-абразивную стойкость чугуна в литом состоянии. При этом в значительной мере подавляется образование менее твердых и хрупких карбидов типа МоС и W2C.
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 чугуна, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях ударно-абразивного изнашивания. Увеличение концентрации связанного углерода более 3,7% способствует образованию большого количества твердых карбидов хрома и молибдена, что ведет к существенному снижению прочности и, соответственно, ударно-абразивной стойкости чугуна.
Наличие серы и фосфора в заявленных концентрациях способствует образованию их соединений с бором, имеющих достаточно широкий температурный интервал кристаллизации, что снижает долю бора, приходящуюся на железо-хромистые боридные эвтектики, снижающих прочность и износостойкость чугуна. При этом в значительной степени нивелируется негативное влияние этих компонентов на физико-механические характеристики литого чугуна.
Получение износостойкого чугуна по изобретения иллюстрирует следующий пример. Плавку чугуна проводили в дуговой электропечи с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, медь, молибден, вольфрам, вводили в металлозавалку. Фосфор и сера присутствовали в исходном железе. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1480-1520°С на зеркало расплава вводили марганец, ванадий, бор и кремний. Затем присаживали 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. Содержание серы и фосфора поддерживали с использованием известных приемов - составом шлака или вакуумированием.
В таблице 1 приведен химический состав известного чугуна и чугуна по изобретению. В таблице 2 приведены количество включений графита и карбидов, значение твердости и износостойкости в условиях ударно-абразивного износа.
Обеспечение достижения технического результата иллюстрируют данные таблицы 2: это более высокая твердость (64-70 HRC) и относительная износостойкость (2,5-3,8) чугуна по изобретению в литом состоянии в сравнении с известным чугуном.
Преимущество чугуна по изобретению по сравнению с известным чугуном имеет место при температурах испытаний до 300-400°С.
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. 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 износостойкого чугуна с шаровидным графитом по изобретению для отливок бронефутеровок и шаров рудоразмольных мельниц позволяет существенно (на 20-25%) увеличить их срок эксплуатации.
Таблица 1 | ||||||||||||||||
Номер образца | Чугун | Содержание химических элементов, мас.% | ||||||||||||||
С | Si | Мn | Ni | В | V | Сu | Аl | Се | Mg | Mo | Са | S | Р | W | ||
1 | Предлагаемый | 3,0 | 1,5 | 0,2 | 3,0 | 0,06 | 0,2 | 0,2 | 0,1 | 0,02 | 0,02 | 4,0 | 0,06 | 0,01 | 0,02 | 4,0 |
3,8 | 2,5 | 0,5 | 4,0 | 0,23 | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,11 | 0,05 | 5,0 | 0,43 | 0,02 | 0,05 | 5,0 | ||
3 | 4,6 | 3,5 | 0,8 | 5,0 | 0,40 | 0,8 | 0,8 | 0,7 | 0,20 | 0,08 | 6,0 | 0,80 | 0,03 | 0,08 | 6,0 | |
4 | Прототип | 3,4 | 2,5 | 0,6 | 4,0 | 0,3 | 0,5 | 0,5 | 0,25 | 0,11 | 0,06 | 8,0 | 0,12 | - | - | - |
5 | Предлагаемый | 3,0 | 1,5 | 0,2 | 3,0 | 0,06 | 0,2 | 0,2 | 0,1 | 0,02 | 0,02 | 4,0 | 0,06 | 0,01 | 0,02 | 4,0 |
6 | 3,8 | 2,5 | 0,5 | 4,0 | 0,23 | 0,5 | 0,5 | 0,4 | 0,11 | 0,05 | 5,0 | 0,43 | 0,02 | 0,05 | 5,0 | |
7 | 4,6 | 3,5 | 0,8 | 5,0 | 0,40 | 0,8 | 0,8 | 0,7 | 0,20 | 0,08 | 6,0 | 0,80 | 0,03 | 0,08 | 6,0 | |
8 | Прототип | 3,4 | 2,5 | 0,6 | 4,0 | 0,3 | 0,5 | 0,5 | 0,25 | 0,11 | 0,06 | 8,0 | 0,12 | - | - | - |
Таблица 2 | |||||
Номер образца | Чугун* | Количество включений графита, % | Количество карбидов* (W2C+Мо2С), % | Твердость HRC | Коэффициент относительной стойкости в условиях ударно-абразивного износа |
1 | Предлагаемый | 0,5 | 36 | 64 | 2,6 |
2 | 0,5 | 38 | 66 | 3,4 | |
3 | 0,5 | 40 | 68 | 3,8 | |
4 | Прототип | 0,5 | 33 | 63 | 2,6 |
5 | Предлагаемый | 2,2 | 34 | 62 | 2,5 |
6 | 2,2 | 36 | 64 | 3,2 | |
7 | 2,2 | 38 | 66 | 4,0 | |
8 | Прототип | 2,2 | 40 | 62 | 2,4 |
* - количество карбидов предлагаемого чугуна состоит из суммы карбидов вольфрама W2C и карбидов молибдена Мо2С |
Claims (1)
- Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, молибден, кальций и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит вольфрам, серу и фосфор 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 0,2-0,8 медь 0,2-0,8 алюминий более 0,5-0,7 церий 0,02-0,20 магний 0,02-0,08 молибден 4,0-6,0 вольфрам 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%.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124797/02A RU2451100C1 (ru) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Износостойкий чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2011124797/02A RU2451100C1 (ru) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Износостойкий чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2451100C1 true RU2451100C1 (ru) | 2012-05-20 |
Family
ID=46230750
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2011124797/02A RU2451100C1 (ru) | 2011-06-20 | 2011-06-20 | Износостойкий чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2451100C1 (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 (4)
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 |
-
2011
- 2011-06-20 RU RU2011124797/02A patent/RU2451100C1/ru active
Patent Citations (4)
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)
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 | |
JP5875538B2 (ja) | 鋳鉄及びブレーキ部品 | |
RU2465362C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2416660C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
JPWO2013122248A1 (ja) | 鋳鉄およびブレーキ部品 | |
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2281982C1 (ru) | Чугун | |
RU2451099C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2445389C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2452786C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2451100C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2526507C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2448183C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2365660C1 (ru) | Чугун | |
RU2318903C1 (ru) | Чугун с вермикулярным графитом | |
RU2511213C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2445388C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2348735C2 (ru) | Сталь колесная | |
RU2533631C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2337170C2 (ru) | Аустенитный чугун с шаровидным графитом | |
RU2387729C1 (ru) | Коррозионно-стойкий чугун с шаровидным графитом | |
RU2401317C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2326178C1 (ru) | Серый фрикционный чугун | |
RU2356989C1 (ru) | Белый чугун |