SU1151585A1

SU1151585A1 - Wear-resistant cast iron

Info

Publication number: SU1151585A1
Application number: SU833665218A
Authority: SU
Inventors: Евгений Игнатьевич Марукович; Михаил Иванович Карпенко; Юлий Аронович Рогов; Михаил Натанович Клейнер; Тофик Галифович Эфендиев; Шарафеддин Шихгамзаевич Шихмиров; Георгий Трофимович Ворона
Original assignee: Могилевское Отделение Физико-Технического Института Ан Бсср
Priority date: 1983-11-23
Filing date: 1983-11-23
Publication date: 1985-04-23

Abstract

ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, ванадий, алюминий, ниобий, азот, бор и железо, отличающийс тем, что, с целью повышени кавитационно-эрозионной стойкости, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: Углерод 2,6-3,5 Кремний 1,2-1,8 Марганец 0,3-0,7 Хром 0,2-0,5 Титан 0,1-0,3 Ванадий 0,1-0,2 Алюминий 0,1-0,2 Ниобий 0,08-0,7 Азот (Л 0,03-0,2 Бор 0,002-0,01 Железо ОстальноеWEAR RESISTANT CAST IRON, containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, vanadium, aluminum, niobium, nitrogen, boron and iron, characterized in that, in order to improve cavitation and erosion resistance, it contains components in the following ratio, wt.% Carbon 2.6-3.5 Silicon 1.2-1.8 Manganese 0.3-0.7 Chromium 0.2-0.5 Titanium 0.1-0.3 Vanadium 0.1-0.2 Aluminum 0 1-0.2 Niobium 0.08-0.7 Nitrogen (L 0.03-0.2 Boron 0.002-0.01 Iron Rest

Description

:л: l

лl

эо ел Изобрс генцр. относитс к мет ллу гни, в частиог/1и к пи колелиропанн износостойким чугунам, предиазн че иым дл изготов.пенн мелющих ципин ров, примен емых R ueMGHTFrofi, горн рудной и других отрасл х промышлел ности. Известен износостойкий чугун содержа1и1-гй мас.л: Углерод2,6-3,6 Кремний1,0-2,0 Марганец0,3-1,0. Хром0,2-1,0 Медь0,6-1,4 Титан0,15-0,4 Ванадий0,10-0,25 Алюминий0,10-0,30 Кальций0,03-0,30 Редкоземельные металлы0,02-0,15 Железо Остальное При литье в кокиль твердость ч на не превышает 400 НВ. Износ чуг в абразивных средах составл ет 16 190 . Однако низка твердость чугуна в отливках приводит к снижению эк плуат ционной стойкости. Известен также из}юсостойкий чугун 2 химического состава, ма Углерод2,51-3,80 Кремний1,35-2,49 Марганец0,40-1,28 Хром0,35-1,95 Медь . 0,11-1,49 Металлы из группы, содержащей кальций , титан, алюминий , бор, сурьму и таллур в сумме 0,25-1,20 Железо Остальное Твердость чугуна 400НВ,структ в отливках мелющих цилиндров (цил пебсов) диаметром 25-30 мм - перл на . Однако указанный чугун имеет н кую кавитационно-эрозионную стойк Наиболее близким по техническ сущности и достигаемому эффекту к предложенному износостойкому чугу вл етс износостойкий чугун 3j дующего х тмического состава, мас Углерод . 1,7-1,9 Кремний0,7-1,7 Марганец0,5-1,5 3-3,5 Хром 0,05-0,83 Титан 0,3-2,7 НапалИИ 0,2-2,2 AjIJOMUFUnl 0,1-2,0 Пикел, 0,1-2,0 Молибде 0,05-0,55 Ниобий 0,001-0,015 0,001-0,012 0,001-0,007 0,0001-0,005 Остальное Желйзп Известный чугун обладает следующисвойствами в литых издели х: Предел прочности при изгибе, МПа 710-760 Динамическа прочность, мДж/м О, 21-0,.45 Твердость, НВ 360-460 Микротвердость OCHflBbI, Им, МПа3000-3500 Кав ггационнозрозионна стойкость, мг/м.ч140-390 Коэффициент относительной износостойкости6 ,5-9,6 Удароустойчивость , %86-94 Интенсивность изнашивани в гидроабразивной 0,09-0,41 среде, г. см . ч Известньй чугун oбJтaдaeт высокой ароустойчивостью, повы1иенной диначеской прочностью, но недостаточмикротвердостью основы (матрицы), о снижает кавитационно-зрозионную ойкость литых изделий. Особенно зкие значени кавитационно-эрозиной стойкости достигаютс при вышении содержани редкоземельных таллов, цинка и других легкоплавких таллов. Отмечаетс и высока стоость литых изделий из данного гуна. Цель изобретени - повышение витационно-эрозионной стойкости. Поставленна цель достигаетс м, что износостойкий чугун, содерщий углерод, кремний, марганец, ом, титан,ванадий,алюми 1ий,ниобий, от, бор и железо, содержит компоненты и следующем соотношении,мае.%: 2,6-3.3 Углерод 1,2-1,8 Кремний 0,30-0,70 Марганец 0,20-0,50 0,10-0,30 0,10-0,20 Ванадий 0,10-0,20 Алюминий 0,08-0,70 Ниобий 0,03-0,20 0,002-0,01 Остальное Железо В качестве технологических приме сей чугун может содержать до О, 15 вес серы и до 0,15 вес.% фосфора. Предложенный чугун обладает еледyюп Iiми свойствами в литых издели х Предел прочности при изгибе, МПа 912-1015 Кавитационноэрозионна стойкость мелющих цилиндров, мг/м.гс 96-115 Твердость, ИВ 500-550 Микротвердость матрицы, Нм4200-4700 Удароустойчивость , %96-100 Положительный эффект повьпиени кавитационно-эрозионноР стойкости мелгацих цилиндров достигнут упрочне нием матрицы за счет повышени соде жани азота и исключени из состава чугуна никел , цинка, молибдена и редкоземельных металлов. Молибден из предложенного чугуна исключен ввиду того, что он снижает удароустойчивость и кавитационную стойкость. Цинк и РЗМ исключены как относительно легкоплавкие добавки, которые не обеспечивают повышение эрозионной и кавитационно-эрозионно стойкости мелющих цилиндров. Никель исключен как дорогосто щий металл, не обеспечивающий существенного пов шени микротвердости матрицы и кави тационно-эрозионной стойкости мелющих цилиндров. Кроме того, исключение молибдена никел , цинка и РЗМ и увеличение азота позвол ет повысить концентрацию карбонитридов в отливках мелющи цилиндров и получить положительный эффект по повьппению их кавитационно эрозионной стойкости. Сопоставительный анализ зксплуатационной стойкости известного и предложенного чугунов, а также затрат на производство мелющих цилиндров показывает, что от использовани предложенного чугуна может быть достигнут экономический эффект от 57 до 93 руб. на 1 т годных заготовок при литье мелющих цилиндров в металлические формы. Пример. При сопоставительном анализе затрат на производство и стойкости чугуна известного состава, мас.% углерод 2,8; кремний 1,7; марганец 0,9; хром 0,4; титан 0,3; ванадий 0,4; алюминий 1,,1; никель 1,0; молибден 1,1; ниобий 0,5; бор 0,01; азот 0,01; цинк 0,005; РЗМ 0,004 и железо - остальное, установлено, что экономи составл ет 64,2 руб. на 1 т заготовок мелющих цилиндров . Свойства чугуна известного состава, приведенного в примере,следующие: Предел прочности при изгибе, МПа 755 Твердость, НВ 458 Микротвердость, Нм 3418 Кавитационноэрозионна стойкость мелющих цилиндров, мг/м.ГС1 50 Удароустойчивость, %92. Пример. Плавки известного и предложенного чугунов провод т в индукционных печах с перегревом расплавленного металла до 1750-1800 К. Дл легировани используют феррониобий , содержащий 65-67 вес.% ниоби , и лигатуру ЭН и ТЖ. Микролегирование бором и азотом производ т в литейных ковшах при 1700-1760 К. Дл микролегировани используют шлакообразуницие смеси, содержащие 0,5 вес.% цианамида кальци и азотированные ферросплавы, содержащие 3,5-5,4 вес.% азота. В табл. 1 приведены химические составы исследованных чугунов, а в табл. 2 - их механические и эксплуа тационные свойства. Приведенные результаты испытаний свидетельствуют о том, что предлоенный износостойкий чугун обладает более высокой микротвердостью и авитационно-эрозионной стойкостью. Использование предложенного чугуа дл изготовлени мелющих цилиндров итьем в металлические формы дает кономический эффект от 52 до 71 руб. а 1 т годного.лить . Предел прочности 710-760 912 при изгибе, МПа 360-460 500. Твердость, НВ Микротвердость, .,(100-3500 4200 Нм, МИа 960 1015 972. 520 540 - 550 4500 4700 4600eo ate Izobrs gentsr. It refers to the metal, in part to the pi coleropun wear-resistant cast irons, which are also used to make foam grinding mill pins, used for mining, other mining and other industries. Known wear-resistant cast iron containing 1% wt.L: Carbon 2.6-3.6 Silicon1.0-2.0 Manganese0.3-1.0. Chromium 0.2-1.0 Copper 0.6-1.4 Titanium 0.15-0.4 Vanadium 0.10-0.25 Aluminum 0.10-0.30 Calcium 0.03-0.30 Rare earth metals 0.02-0.15 Iron Else When casting in a metal mold, the hardness of an hour does not exceed 400 HB. Wear of cast iron in abrasive media is 16,190. However, the low hardness of cast iron in castings leads to a decrease in operating resistance. Also known from} Yusostoyky cast iron 2 of chemical composition, MA Carbon 2.50-3.80 Silicon 1,35-2,49 Manganese 0.40-1.28 Chrom0.35-1.95 Copper. 0.11-1.49 Metals from the group containing calcium, titanium, aluminum, boron, antimony and tallur in the amount of 0.25-1.20 Iron Else The hardness of cast iron 400HB, patterns in grinding cylinder castings (cylinder pebs) with a diameter of 25- 30 mm - pearl on. However, the specified cast iron has a new cavitation-erosion stand. The closest in technical essence and effect to be achieved to the proposed wear-resistant cast iron is wear-resistant cast iron 3j with the same thermal composition, wt. Carbon. 1.7-1.9 Silicon 0.7-1.7 Manganese 0.5-1.5 3-3.5 Chromium 0.05-0.83 Titanium 0.3-2.7 NapalII 0.2-2.2 AjIJOMUFUnl 0.1-2.0 Pickel, 0.1-2.0 Molybde 0.05-0.55 Niobium 0.001-0.015 0.001-0.012 0.001-0.007 0.0001-0.005 Remaining Zhelezp Known cast iron has the following properties in cast products : Flexural strength, MPa 710-760 Dynamic strength, mJ / m O, 21-0, .45 Hardness, HB 360-460 Microhardness OCHflBbI, Im, MPa 3000-3500 Kav hygroznosrozionny resistance, mg / m.ch140-390 Coefficient relative wear resistance6, 5–9.6 Shock resistance,% 86-94 Wear rate in a hydroabrasive 0.09-0.41 medium, in cm. Chromium-plated cast iron has a high resistance to paints, high dynamic strength, but insufficient hardness of the base (matrix), and reduces the cavitation-resistant corrosion resistance of cast products. Especially tough values of cavitation erosion resistance are achieved by increasing the content of rare-earth tolls, zinc and other low-melting tolls. The value of cast products from this guna is high. The purpose of the invention is to increase the vitality and erosion resistance. The goal is achieved that wear-resistant cast iron, containing carbon, silicon, manganese, ohm, titanium, vanadium, aluminum 1, niobium, from, boron and iron, contains components and the following ratio, in May.%: 2.6-3.3 Carbon 1 , 2-1.8 Silicon 0.30-0.70 Manganese 0.20-0.50 0.10-0.30 0.10-0.20 Vanadium 0.10-0.20 Aluminum 0.08-0 , 70 Niobium 0.03-0.20 0.002-0.01 Remaining Iron As cast iron cast iron, the pig iron can contain up to O, 15 weight of sulfur and up to 0.15 wt.% Of phosphorus. The proposed cast iron has electric properties Ii in cast products x Flexural strength, MPa 912-1015 Cavitational and erosion resistance of grinding cylinders, mg / mgs 96-115 Hardness, IV 500-550 Microhardness of the matrix, Nm 4200-4700 Shock resistance,% 96-100 The positive effect of the cavitation-erosion resistance of melga cylinders is achieved by strengthening the matrix by increasing the nitrogen content and excluding nickel, zinc, molybdenum and rare-earth metals from the composition of the cast iron. Molybdenum from the proposed iron is excluded due to the fact that it reduces the resistance to shock and cavitation resistance. Zinc and rare-earth metals are excluded as relatively low-melting additives that do not provide an increase in the erosion and cavitation-erosion resistance of grinding cylinders. Nickel is excluded as an expensive metal, which does not provide a significant increase in the microhardness of the matrix and the cavitation and erosion resistance of the grinding cylinders. In addition, the elimination of molybdenum, nickel, zinc, and rare-earth metals and an increase in nitrogen makes it possible to increase the concentration of carbonitrides in the casting of grinding cylinders and to obtain a positive effect on their cavitation-erosion resistance. A comparative analysis of the operational durability of the known and proposed cast irons, as well as the cost of producing grinding cylinders shows that the use of the proposed cast iron can achieve an economic effect from 57 to 93 rubles. on 1 ton of suitable blanks when casting grinding cylinders into metal molds. Example. A comparative analysis of the cost of production and resistance of iron of known composition, wt.% Carbon 2.8; silicon 1.7; manganese 0.9; chromium 0.4; titanium 0.3; vanadium 0.4; aluminum 1,, 1; nickel 1.0; molybdenum 1.1; niobium 0.5; boron 0.01; nitrogen 0.01; zinc 0.005; REM 0.004 and iron - the rest, it is established that the savings amount to 64.2 rubles. per 1 ton of billet grinding cylinders. The properties of cast iron of the known composition given in the example are as follows: Flexural strength, MPa 755 Hardness, HB 458 Microhardness, Nm 3418 Cavitation-erosion resistance of grinding cylinders, mg / m.СС1 50 Shock resistance,% 92. Example. Melting of the known and proposed cast irons is carried out in induction furnaces with overheating of the molten metal to 1750-1800 K. Ferroniobium containing 65-67 wt.% Niobium and an EN and TL ligature are used for doping. Microalloying with boron and nitrogen is carried out in casting buckets at 1700-1760 K. For microdoping, slag forming mixtures containing 0.5 wt.% Calcium cyanamide and nitrated ferroalloys containing 3.5-5.4 wt.% Nitrogen are used. In tab. 1 shows the chemical compositions of the investigated cast iron, and table. 2 - their mechanical and operational properties. The results of the tests show that the proposed wear-resistant cast iron has a higher microhardness and resistance to erosion. The use of the proposed pig iron for the manufacture of grinding cylinders by molding into metal molds gives a commercial effect from 52 to 71 rubles. a 1 t fit. pour. Strength 710-760 912 at bending, MPa 360-460 500. Hardness, HB Microhardness,., (100-3500 4200 Nm, Mia 960 1015 972. 520 540 - 550 4500 4700 4600

Ипчлопжение табл. 2Tablopozhenie table. 2

1ДО-390 115 1DO-390 115

% Rf.-94 9(S% Rf.-94 9 (S

98 9998 99

9Ь 9b

102 98 100102 98 100

Claims

WEAR-RESISTANT CAST IRON containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, vanadium, aluminum, niobium, nitrogen, boron and iron, characterized in that, in order to increase cavitation-erosion resistance, it contains components in the following ratio, wt.%:

Carbon 2.6-3.5 Silicon 1.2-1.8 Manganese 0.3-0.7 Chromium 0.2-0.5 Titanium 0.1-0.3 Vanadium 0.1-0.2 Aluminum 0.1-0.2 Niobium 0.08-0.7 Nitrogen 0.03-0.2 Boron 0.002-0.01 Iron Rest

SU .... 1151585