SU1723180A1 - Cast iron - Google Patents

Cast iron Download PDF

Info

Publication number
SU1723180A1
SU1723180A1 SU904819339A SU4819339A SU1723180A1 SU 1723180 A1 SU1723180 A1 SU 1723180A1 SU 904819339 A SU904819339 A SU 904819339A SU 4819339 A SU4819339 A SU 4819339A SU 1723180 A1 SU1723180 A1 SU 1723180A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
iron
cast iron
bismuth
tellurium
wear
Prior art date
Application number
SU904819339A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Сергей Михайлович Иваненко
Федор Дмитриевич Пушкарев
Михаил Васильевич Борзенец
Original Assignee
Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения
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 Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения filed Critical Краматорский Научно-Исследовательский И Проектно-Технологический Институт Машиностроения
Priority to SU904819339A priority Critical patent/SU1723180A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1723180A1 publication Critical patent/SU1723180A1/en

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к разработке составов высокохромистых чугунов дл  отливок, подвергающихс  абразивному износу в агрессивных кислотных средах.,The invention relates to metallurgy, in particular, to the development of high-chromium cast iron compositions for castings that are subject to abrasive wear in aggressive acidic environments.,

Известен высокохромистый чугун, предназначенный дл  деталей, подвергающихс  коррозионному и механическому износу, со держащий в своем составе, мас.%: С 1,8- 2,2; SI 2.8-4,6; Мп 0,2-0,8; Сг 16-21; Мо 0,5-1.5; V 1,1-2.3; В или Ti 0,02-0.2; Mg 0,01-0,1; Те 0.01-0,05; карбонитриды Nb 0,1-0,3; Fe остальное.High chromium cast iron is known, intended for parts subjected to corrosive and mechanical wear, containing in its composition, in wt.%: C 1.8-2.2; SI 2.8-4.6; MP 0.2-0.8; Cr 16-21; Mo 0.5-1.5; V 1.1-2.3; B or Ti 0.02-0.2; Mg 0.01-0.1; Te 0.01-0.05; Nb carbonitrides 0.1-0.3; Fe rest.

Недостатком данного сплава  вл етс  высокое содержание кремни  в сплаве (2,8- 4,6 мас.%), которое сильно снижает абразивную стойкость деталей из-за повышенной хрупкости металлической основы чугуна. К тому же этот сплав содержит в своем составе дефицитный никель и ниобий.The disadvantage of this alloy is the high silicon content in the alloy (2.8-4.6 wt.%), Which greatly reduces the abrasive resistance of the parts due to the increased brittleness of the cast iron metal base. In addition, this alloy contains deficient nickel and niobium.

Высокохромистый чугун, содержащий мас.%: С 1,0-2,5; Сг 10-25; Мо 0,5-1.0; Мп 0,5-2,0; А1 0,1-0.2; В 0.05-0,3: V 0,5-2.5: Sn 0,1-0,3; остальное Fe, также не обеспечивает высокой абразивной стойкости деталей из-за низкого содержани  в этом сплаве углерода , а пониженное содержание молибдена (не более 1,0 мас.%) не обеспечивает прокаливаемости отливок с толщиной стенки более 70-100 мм п0и термообработке. Следовательно, в этом чугуне не происходит полного образовани  наиболее абразиво- стойкой мартенситной структуры. Этот сплав не обладает высокой устойчивостью к высокотемпературному абразивному истиранию и коррозионной стойкостью в агрессивных средах.High-chromium cast iron containing wt.%: C 1.0-2.5; Cr 10-25; Mo 0.5-1.0; Mp 0.5-2.0; A1 0.1-0.2; B 0.05-0.3: V 0.5-2.5: Sn 0.1-0.3; the rest of Fe also does not provide a high abrasive resistance of parts due to the low content of carbon in this alloy, and a low content of molybdenum (not more than 1.0 wt.%) does not ensure the hardenability of castings with a wall thickness of more than 70-100 mm and heat treatment. Consequently, in this iron, the most abrasive-resistant martensitic structure does not completely form. This alloy is not highly resistant to high-temperature abrasion and corrosion resistance in corrosive environments.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  высокохромистый чугун дл The closest to the proposed technical essence and the achieved effect is high-chromium cast iron for

XX

ГОGO

ыs

«™А“™ A

0000

износостойких деталей, содержащий в своем составе химические элементы, мас.%: С 2,6-3,5; Сг 12-30; Si 0,3-1,0; Мп 0,4-5,5; В 0,001-0.15; Мо 0,6-3,5; Ti 0,1-0,8; V 0,5-5,5; Те 0,001-0,06; РЗМ 0,001-0,25; Be 0,001- 0,30; остальное Fe.wear-resistant parts, containing in its composition chemical elements, wt.%: C 2.6-3.5; Cr 12-30; Si 0.3-1.0; Mp 0.4-5.5; B 0.001-0.15; Mo 0.6-3.5; Ti 0.1-0.8; V 0.5-5.5; Te 0.001-0.06; REM 0.001-0.25; Be 0.001-0.30; the rest of Fe.

Углерод - об зательный компонент, способствующий образованию износостойкой карбидной структуры чугуна;Carbon is an essential component contributing to the formation of the wear-resistant carbide structure of cast iron;

кремний - сопутствующий элемент износостойких чугунов, при увеличении содержани  кремни  более 1,5-2 мас.% снижаетс  твердость, а во многих случа х и износостойкость высокохромистого чугуна;silicon is a concomitant element of wear-resistant cast irons; with an increase in the silicon content of more than 1.5-2 wt.%, the hardness decreases, and in many cases, the wear resistance of high-chromium iron;

хром - основной легирующий элемент износокоррозионностойких сплавов, способствующий получению износостойкой структуры в чугунах за счет образовани  собственных карбидов и легировани  металлической матрицы, а также повышающий прочность, твердость и коррозионную стойкость сплавов;chromium is the main alloying element of wear-and-corrosion resistant alloys, contributing to the formation of wear-resistant structure in cast iron due to the formation of its own carbides and alloying of the metal matrix, as well as increasing the strength, hardness and corrosion resistance of alloys;

марганец - стабилизирующий элемент, эффективно воздействующий на свойства и структуру чугуна за счет легировани  металлической основы и замещени  железа в карбидах хрома, а также улучшающий прокаливаемость чугунных отливок;Manganese is a stabilizing element that effectively affects the properties and structure of cast iron due to the alloying of the metal base and the replacement of iron in chromium carbides, as well as improving the hardenability of iron castings;

молибден - необходимый элемент в высокохромистых износостойких чугунах. способствующий повышению прокаливаемости чугунных отливок и образованию мартенсит- ной структуры, наиболее стойкой к абразивному изнашиванию;Molybdenum is a necessary element in high-chromium wear-resistant cast irons. promotes an increase in the hardenability of iron castings and the formation of a martensitic structure that is most resistant to abrasive wear;

ванадий - карбидообразующий элемент , способствующий повышению твердости и абразивной износостойкости чугуна;Vanadium - carbide-forming element, contributing to the increase in hardness and abrasive wear resistance of cast iron;

редкоземельные металлы - рафинирующие элементы;rare earth metals - refining elements;

бор - элемент, повышающий твердость сплавов;boron - an element that increases the hardness of alloys;

теллур - поверхностно-активный элемент , преп тствующий образованию в чугуне крупных карбидов и тем самым способствующий повышению износостойкости чугуна;Tellurium is a surfactant element that prevents the formation of coarse carbides in the iron and thereby contributes to an increase in the wear resistance of the iron;

бериллий - элемент, способствующий образованию мелкозернистой равномерно распределенной структуры чугуна;beryllium - an element that promotes the formation of a fine-grained uniformly distributed structure of cast iron;

титан - элемент, способствующий образованию мелкозернистой структуры чугуна.Titanium - an element that promotes the formation of a fine-grained iron structure.

Известный чугун имеет следующие недостатки .Known cast iron has the following disadvantages.

Сплав в своем составе содержит остродефицитный и дорогосто щий бериллий, а также имеет высокое содержание хрома и марганца (соответственно 30 и 5,5 мас.% по верхнему пределу), что вызывает существенное снижение эксплуатационных свойств сплава. Так, при содержании хромаThe alloy contains extremely deficient and expensive beryllium, and also has a high content of chromium and manganese (respectively, 30 and 5.5 wt.% At the upper limit), which causes a significant decrease in the operational properties of the alloy. So, with chromium content

более 25% износостойкость высокохромистого чугуна резко падает из-за образовани  в его структуре грубых включений заэвтектических карбидов хрома, а при содержании марганца более 4% образуетс  м гка  аустенитна  основа чугуна, имеюща  низкую стойкость к абразивному истиранию .more than 25% of the wear resistance of high-chromium iron falls sharply due to the formation of rough inclusions of hypereutectic chromium carbides in its structure, and when the content of manganese is more than 4%, a soft austenitic base of iron is formed, which has low resistance to abrasive abrasion.

Цель изобретени  - повышение збра0 зивной износостойкости чугуна в агрессивной среде при температурах 293-773 К.The purpose of the invention is to increase the wear resistance of cast iron in an aggressive environment at temperatures of 293-773 K.

Исследовани  по изучению вли ни  элементов на износостойкость в широком интервале температур, коррозионную стой5 кость в агрессивных средах, а также механические свойства позвол ют определить оптимальные пределы легировани  чугуна. Поставленна  цель достигаетс  тем, что чугун содержащий углерод, кремний, хром,Studies on the effect of elements on wear resistance over a wide range of temperatures, corrosion resistance in corrosive environments, and mechanical properties determine the optimal limits for the alloying of cast iron. The goal is achieved by the fact that iron containing carbon, silicon, chromium,

0 марганец, молибден, ванадий, бор, железо и теллур, дополнительно содержит алюминий и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%; углерод 2,5-3,5; кремний 0,5-1,5; хром 15,0-25,0; марганец. 2,55 4,0; молибден 1,0-3,0; ванадий 1,0-3,0; бор 0,05-0,30; алюминий 0,06-0,15; теллур 0,06- 0,13; висмут 0,04-0,12; железо остальное, причем суммарное содержание теллура и висмута составл ет 0,10-0,25.0 manganese, molybdenum, vanadium, boron, iron and tellurium, additionally contains aluminum and bismuth in the following ratio of components, wt.%; carbon 2.5-3.5; silicon 0.5-1.5; chromium 15.0-25.0; manganese. 2.55 4.0; molybdenum 1.0-3.0; vanadium 1.0-3.0; boron 0.05-0.30; aluminum 0.06-0.15; tellurium 0.06-0.13; bismuth 0.04-0.12; iron is the rest, and the total content of tellurium and bismuth is 0.10-0.25.

0 В предлагаемом составе алюминий,  вл  сь активным раскислителем и дегазатором , полностью исключает применение в составе чугуна дефицитных и дорогосто щих РЗМ, при этом алюминий измельчает0 In the proposed composition, aluminum, being an active deoxidizing agent and degassing agent, completely excludes the use of scarce and expensive rare-earth metals as part of cast iron, while aluminum shreds

5 зерно металлической матрицы, повышает плотность и механические свойства чугуна. Теллур и висмут  вл ютс  сильными поверхностно-активными элементами. Эти элементы , вводимые в чугун в виде химического5 grain metal matrix, increases the density and mechanical properties of cast iron. Tellurium and bismuth are strong surfactants. These elements are introduced into the iron in the form of chemical

0 соединени  BlaTea теллурида висмута), взаи- моусиливают свои поверхностно-активные свойства и тем самым наиболее эффективно измельчают зерно металлической матрицы, способствуют образованию в структуре чугу5 на большого количества равномерно распределенных карбидов, преп тствуют росту крупных карбидов и тем самым способствуют существенному повышению износостойкости чугуна в отливках.0 BlaTea compounds of bismuth telluride), enhance their surface-active properties and thereby most effectively grind the grain of the metal matrix, contribute to the formation of iron 5 in the structure of a large number of uniformly distributed carbides, prevent the growth of large carbides and thereby contribute to a significant increase in wear resistance of cast iron in castings.

0 Теоретическое обоснование вли ни  теллура и висмута на достижение цели изобретени  заключаетс  в следующем.0 The theoretical basis for the effect of tellurium and bismuth on the achievement of the objective of the invention is as follows.

Теллур и висмут,  вл  сь сильнодействующими поверхностно-активными элемен5 тами, оказывают существенное вли ние на процесс кристаллизации жидких металлов и сплавов.Tellurium and bismuth, which are potent surface-active elements, have a significant effect on the crystallization of liquid metals and alloys.

Вли ние поверхностно-активных элементов на кристаллизацию имеет следующий характер. Атомы (ионы) элементов.The effect of surface-active elements on crystallization has the following character. Atoms (ions) elements.

поверхностно-активных по отношению к зарождающимс  из расплава твердым фазам, адсорбируютс  (хемосорбируютс ) по механизму внутренней адсорбции на центрах кристаллизации, скаплива сь при этом на их поверхности. Такое скопление поверхностно-активных элементов на границах раздела жидкой и твердой фаз выполн ет роль своеобразных барьеров-регул торов дл  атомов кристаллизующейс  из расплава твердой фазы.surface-active towards molten from the melt solid phases are adsorbed (chemisorbed) by the mechanism of internal adsorption on the centers of crystallization, accumulating on their surface. Such an accumulation of surface-active elements at the interfaces between the liquid and solid phases serves as a kind of barrier-regulators for atoms crystallizing from the melt of the solid phase.

В результате такой регул ции существенно затрудн етс  роет центров кристаллизации при охлаждении жидкого сплава и тверда  фаза выпадает в виде многочисленных равномерно распределенных включений. Следовательно, поверхностно активные элементы могут как преп тствовать росту отдельных фаз, так и способствовать образованию в сплавах мелкозернистой структуры. Так, например, теллур и висмут используютс  в производстве ковкого чугуна . Малые добавки этих элементов в жидкий чугун преп тствуют образованию графитных включений и обеспечивают получение сквозного отбела в отливках, измельчают структуру чугуна.As a result of this regulation, it becomes difficult for the crystallization centers to dig during the cooling of the liquid alloy, and the solid phase precipitates in the form of numerous uniformly distributed inclusions. Consequently, surface active elements can both inhibit the growth of individual phases and promote the formation of a fine-grained structure in alloys. For example, tellurium and bismuth are used in the production of ductile iron. Small additions of these elements to liquid iron hinder the formation of graphite inclusions and ensure the production of through bleaching in castings, crush the iron structure.

Решающее вли ние на износостойкость хромистых чугунов оказывают карбиды хрома , их размеры, форма и распределение. При трении крупные карбиды хрома легко, .выкрашиваютс  из металлической матрицы, поэтому грубые включени  карбидов хрома, например заэвтектического типа, резко снижают износостойкость хромистого чугуна , Небольшие присадки теллура и висмута (до 0,15-0,25%) преп тствуют.образованию в этих чугунах грубых карбидов, измельчают карбидные включени , обеспечивают их равномерное распределение в металлической матрице и тем самым способствуют существенному повышению износостойкости предлагаемого сплава. Причем при совместном введении в жидкий чугун теллура и висмута наблюдаетс  взаимное усиливание их поверхностно-активных свойств и тем самым взаимно усиливаетс  благопри тное воздействие этих элементов на структуру и свойства износостойкого чугуна.Chromium carbides, their size, shape and distribution, have a decisive influence on the wear resistance of chromium cast irons. When rubbing coarse chromium carbides easily, they are painted from the metal matrix, therefore coarse inclusions of chromium carbides, for example of the hypereutectic type, sharply reduce the wear resistance of chromium iron, Small tellurium and bismuth additives (up to 0.15-0.25%) prevent formation of These cast iron coarse carbides, crush carbide inclusions, ensure their uniform distribution in the metal matrix and thereby contribute to a significant increase in the wear resistance of the proposed alloy. Moreover, with the joint introduction of tellurium and bismuth into liquid iron, mutual reinforcement of their surface-active properties is observed, and thus the beneficial effect of these elements on the structure and properties of wear-resistant cast iron is mutually enhanced.

Висмут-металл V подгруппы периодической системы Менделеева с т.пл. 271°С, т. кип. 1560°С, выпускаетс  промышленностью в виде слитков. В св зи с достаточно высокой температурой кипени  примен етс  в литейном производстве дл  присадки в жидкий чугун в чистом виде.Bismuth metal of the V subgroup of the periodic table with a mp. 271 ° C, t. Kip. 1,560 ° C, commercially available as ingots. In connection with a sufficiently high boiling point, it is used in the foundry industry for the addition to pure cast iron in pure form.

Теллур-металлоид VI подгруппы периодической системы с т.пл. 450°С и т.кип. 990°С. Теллур действует на сплавы железа, как и висмут. В литейном производстве примен етс  как порошкообразный, так и металлический теллур. В св зи с более низкой температурой кипени  (следовательно, и упругостью паров) по сравнению с висмутом 5 процент усвоени  теллура зависит от способа ввода в жидкий металл.Tellur-metalloid VI subgroup of the periodic system with so pl. 450 ° C and so on. 990 ° C. Tellurium acts on iron alloys, as does bismuth. In the foundry, both powdered and metallic tellurium are used. In connection with a lower boiling point (and hence vapor pressure) as compared with bismuth, 5 percent of the absorption of tellurium depends on the method of introduction into the liquid metal.

Так на Московском автомобильном заводе им. Лихачева (ЗИЛ) при производстве ковкого чугуна вместо висмута используетс So at the Moscow Automobile Plant them. Likhachev (ZIL) in the production of ductile iron instead of bismuth is used

0 теллур в виде отпрессованных прутков диаметром 30 мм, состо щих из 50% порошкообразного теллура и 50% медного порошка. При этом процент усвоени  теллура жидким чугуном составл ет 50-60%. Процент усвое5 .ни  теллура сплавами железа повышаетс  до 70-80%, если используют теллур в виде теллуроидов, имеющих более высокую температуру плавлени , чем чистый теллур. Поэтому используют лигатуру, содержащую0 Tellurium in the form of pressed rods with a diameter of 30 mm, consisting of 50% powdered tellurium and 50% copper powder. The percentage of tellurium assimilation by liquid iron is 50-60%. The percentage of digestible5 tellurium with iron alloys is increased to 70-80% if tellurium is used in the form of telluriids having a higher melting point than pure tellurium. Therefore, use a ligature containing

0 48% Bi, 52 % Те и состо щую в основном из химического соединени  BiaTea. При разработке нового состава износостойкого чугуна производ т ковшевую присадку в жидкий металл тугоплавкого теллуроида висмута,0 48% Bi, 52% Te and consisting mainly of the chemical compound BiaTea. When developing a new composition of wear-resistant cast iron, a ladle additive was produced in the liquid metal of refractory bismuth telluride,

5 имеющего т.пл. 858 К, при этом усвоение теллура и висмута жидким чугуном, составл ет 70-80%.5 having so pl. 858 K, while assimilation of tellurium and bismuth by liquid iron is 70-80%.

Содержание хрома в количестве 15,0- 25,0% обеспечивает сочетание высокой аб0 разивной износостойкости в широком интервале температур и коррозионной стойкости чугуна в агрессивных средах.The chromium content in the amount of 15.0– 25.0% provides a combination of high abrasive wear resistance in a wide range of temperatures and the corrosion resistance of cast iron in aggressive media.

Оптимальное содержание марганца в количестве 2,5-4,0% против 0,4-5,5% обес5 печивает получение в высокохромистом чугуне высокой твердости, прочности, износостойкости и коррозионной стойкости за счет образовани  легированной марганцем мартенситной структуры. Так как приThe optimum manganese content in the amount of 2.5-4.0% versus 0.4-5.5% ensures that high hardness cast iron has high hardness, strength, wear resistance and corrosion resistance due to the formation of a martensitic alloyed manganese alloy. Since when

0 содержании в высокохромистом чугуне до 1,0-1,5% марганца не обеспечиваетс  требуема  прочность сплава и коррозионна  стойкость, а при содержании более 4,0% марганца образуетс  аустенитна  основа0 content in high-chromium iron up to 1.0-1.5% of manganese does not provide the required alloy strength and corrosion resistance, and with a content of more than 4.0% manganese, an austenitic base is formed

5 чугуна, имеюща  низкую стойкость к абразивному износу.5 cast iron having low abrasive wear resistance.

Содержание углерода в количестве 2,5- 3,5% обеспечивает получение высокой твердости и износостойкости чугуна за счетThe carbon content in the amount of 2.5-3.5% ensures high hardness and wear resistance of cast iron due to

0 образовани  в его структуре большого количества карбидов и пересыщенной по углероду металлической матрицы.Formation in its structure of a large amount of carbides and a metal matrix supersaturated in carbon.

Бор в количестве 0,05-0,30% способствует повышению износостойкости и твердо5 сти чугуна.Boron in the amount of 0.05-0.30% contributes to increasing the wear resistance and hardness of cast iron.

Содержание молибдена в количестве 1,0-3,0% обеспечивает.хорошую прокали- ваемость чугуна в массивных отливках и образование мартенситной металлической основы, повышает абразивную износостойкость , коррозионную стойкость и механические свойства.The content of molybdenum in the amount of 1.0–3.0% provides. Good hardenability of cast iron in massive castings and the formation of a martensitic metal base, increases the abrasive wear resistance, corrosion resistance and mechanical properties.

Ванадий в оптимальном количестве 1,0-3.0% совместно с приведенным содержанием молибдена способствует повышению коррозионной стойкости, износостойкости и механических свойств чугуна, обеспечивает равномерное распределение карбидов по сечению отливки.Vanadium in the optimal amount of 1.0–3.0%, together with the reduced molybdenum content, contributes to an increase in the corrosion resistance, wear resistance and mechanical properties of cast iron, and ensures uniform distribution of carbides over the section of the casting.

Приведенное содержание марганца, молибдена и ванади  в сочетании с алюминием, теллуром и висмутом также полностью исключает применение в составе чугуна титана, остродефицитного и дорогосто щего берилли , при этом обеспечиваетс  более высока  абразивна  и коррозионна  стойкость предлагаемого сплава при 293-773 К.The given content of manganese, molybdenum, and vanadium in combination with aluminum, tellurium, and bismuth also completely excludes the use of extremely deficient and expensive beryllium in the composition of cast iron, and provides a higher abrasive and corrosion resistance of the proposed alloy at 293-773 K.

Пример. Дл  повышени  усвоени  чугунным расплавом теллура и висмута до 70-80% против 30-60% усвоени  при раздельном использовании этих элементов в жидкий чугун теллур и висмут ввод т в виде тугоплавкого химического соединени  , содержащего, мас.% Вi 40-48 и Те 60-52. Дл  этого специально в печи сопротивлени  выплавл ют теллурид висмута . При этом берут измельченные исходные шихтовые компоненты, мас.%: висмут (марки Ви 1 ГОСТ 10928-75) 48 и теллур (марки Т 1 ГОСТ 17614-72) 52, которые затем смешиваютс  и загружаютс  в алундовый тигель . Дл  получени  соединени  ВЬТез алундовый тигель с шихтой помещают в печь сопротивлени  и медленно нагревают до 623 К, после чего провод т выдержку плав щейс  шихты при этой температуре в течение 1 ч. Затем идет дальнейший нагрев до 870 К и выдержка расплава при этой температуре в течение 1,5ч.Example. To increase the assimilation of tellurium and bismuth by the cast iron melt up to 70-80% against the 30-60% assimilation, if these elements are used separately, tellurium and bismuth liquid pig iron is introduced in the form of a refractory chemical compound containing, by weight,% 40-48 and 60 -52. For this purpose, bismuth telluride is melted specially in the resistance furnace. In this case, the crushed initial charge components are taken, wt.%: Bismuth (grade B 1 GOST 10928-75) 48 and tellurium (grade T 1 GOST 17614-72) 52, which are then mixed and loaded into an alundum crucible. To obtain the compound, the alundum crucible with the charge is placed in a resistance furnace and slowly heated to 623 K, after which the melting charge is held at this temperature for 1 hour. Then it is further heated to 870 K and the melt is kept at this temperature for 1,5h

Расплав образовавшегос , химического соединени  BiaTea разливают в металлические формочки дл  кристаллизации. После этого полученный теллурид висмута используют в качестве модифицирующей присадки при выплавке износостойкого высокохромистого чугуна. Выплавку теллурида висмута ведут под слоем защитного флюса NaCt t KCI (1:1), по ходу плавки провод т периодическое перемешивание расплава палочкой из кварцевого стекла. Температуру расплава контролируют платино-плати- нородиевой термопарой погружени .The melt of the formed, chemical compound BiaTea is poured into metal molds for crystallization. After that, the obtained bismuth telluride is used as a modifying additive in the smelting of wear-resistant high-chromium iron. Bismuth telluride is smelted under a layer of protective flux, NaCt t KCI (1: 1), and the melting is carried out by periodically melting a quartz glass rod. The melt temperature is controlled by a platinum – platinum – tin thermocouple immersion.

Выплавку износостойкого чугуна осуществл ют в тигельной индукционной печи ИСТ-016 с основной футеровкой. Исходна  шихта - передельный чугун марок П 1 и П 2 (ГОСТ 805-80); феррохром ФХ010А (ГОСТ 4757-79); ферромарганец ФМн 75 (ГОСТ 4755-80), ферромолибден ФМо(ГОСТ 4759- 79); феррованадий ФВдЗБ А (ТУ 14-5-98-78);Smelting wear-resistant cast iron is carried out in an IST-016 crucible induction furnace with a main lining. The initial mixture - pig iron grades P 1 and P 2 (GOST 805-80); ferrochrome FH010A (GOST 4757-79); ferromanganese FMN 75 (GOST 4755-80), ferromolybdenum FMO (GOST 4759-79); ferrovanadium FVdZB A (TU 14-5-98-78);

алюминий АВ 97 (ГОСТ 295-73); ферробор ФБо (ГОСТ 14848-69); теллурид висмута , а также ферротитан Ти 1 (ГОСТ 4761- 67); лигатура ФЦЦ-6 (содержаща , мас.%:AB 97 aluminum (GOST 295-73); ferroboron TSF (GOST 14848-69); bismuth telluride, as well as ferrotitanium Ti 1 (GOST 4761- 67); FCTs-6 ligature (containing, in wt.%:

Се 40-50; La 18-25; Mb 10-12; Pr 5-7; Mg 5-7; Fe не более 10; бериллий технический; теллур технический Т 1 (ГОСТ 17614-72); стальной лом; возврат собственного производства и электродный бой.Ge 40-50; La 18-25; Mb 10-12; Pr 5-7; Mg 5-7; Fe not more than 10; technical beryllium; technical tellurium T 1 (GOST 17614-72); steel scrap; return of own production and electrode fight.

0 Феррованадий и ферротитан ввод т в печь за 5-10 мин до выпуска металла из печи. Алюминий ввод т в жидкий чугун перед выпуском, а теллур и висмут подают а разливочный ковш в виде тугоплавкого хи5 мическогр соединени  BiaTea (теллурида висмута). Температура перегрева чугуна в печи составл ет 1723-1773 К. Температура заливки расплава в песчано-глинистые формы 1573-1603 К.0 Ferrovanadium and ferrotitanium are introduced into the furnace 5–10 min before the metal is released from the furnace. Aluminum is introduced into molten iron before release, and tellurium and bismuth are fed, and the casting ladle is in the form of a refractory chemical compound of BiaTea (bismuth telluride). The overheating temperature of the cast iron in the furnace is 1723-1773 K. The melt pouring temperature into sandy-clay forms is 1573-1603 K.

00

Отливают образцы размером 16 х 16 х 50 мм дл  испытани  на коррозионную стойкость и износ при 293-773 К, цилиндрические пробы диаметром 30. мм и длиной 340Samples of size 16 x 16 x 50 mm are cast to test for corrosion resistance and wear at 293-773 K, cylindrical samples with a diameter of 30. mm and a length of 340

5 мм дл  определени  предела прочности на изгиб и твердости по шкале HRC, а также массивные отливки перемешивающего устройства сульфат-сол ной печи химического завода дл  работы в услови х высокотемпе0 ратурного абразивного износа в агрессивной среде хлористого водорода.5 mm for determining the flexural strength and hardness on the HRC scale, as well as massive castings of a sulphate-salt furnace mixing device of a chemical plant for operation under conditions of high-temperature abrasive wear in an aggressive environment of hydrogen chloride.

Дл  экспериментальной проверки испытаны п ть составов износостойкого чугуна и состав известного чугуна.For experimental verification, five compositions of wear-resistant cast iron and the composition of known cast iron were tested.

5 В табл. 1 приведено содержание химических элементов в чугунах различного состава .5 In table. 1 shows the content of chemical elements in cast irons of different composition.

В табл. 2 приведены результаты испытаний чугунов различных составов.In tab. 2 shows the results of tests of cast iron of various compositions.

0 В табл. 1 и 2 обозначено: 1 - состав, имеющий значени  содержани  компонентов ниже нижнего предела; 2-состав, имеющий значени  содержани  компонентов, указанных в отличительной части формулы,0 In the table. 1 and 2 are indicated: 1 — composition having a content of components below the lower limit; 2-composition, having the meanings of the components indicated in the characterizing part of the formula,

5 по нижнему пределу; 3 - состав, имеющий оптимальные значени  содержани  компонентов , указанных в отличительной части формулы; 4 - состав, имеющий значени  содержани  компонентов, указанных в от0 личительной части формулы, по верхнему пределу; 5 - состав, имеющий значени  содержани  компонентов, указанных в отличительной части формулы, выше верхнего предела; б - состав известного чугуна.5 on the lower limit; 3 is a composition having optimum values of the components indicated in the characterizing part of the formula; 4 - composition, having the value of the content of the components indicated in the distinctive part of the formula, at the upper limit; 5 - composition, having the values of the components indicated in the characterizing part of the formula, above the upper limit; b - the composition of the famous iron.

5five

Произведена сравнительна  оценка комплекса свойств известного и предлагаемого составов чугуна: предел прочности на изгиб, твердость по шкале HRC в сыром состо нии, износостойкости при температуpax 293-773 К, коррозионной стлйкости в концентрированной сол ной и серной кислотах ,оA comparative assessment was made of the complex of properties of known and proposed cast iron compositions: bending strength, HRC hardness in the raw state, wear resistance at temperatures of 293-773 K, corrosion resistance in concentrated hydrochloric and sulfuric acids, o

Износостойкость литых образцов из предлагаемого износостойкого чугуна и из- вестного в широком интервале температур и повышенных давлени х определ ют на установке, в основу которой заложен принцип торцового трени . Данна  установка позвол ет вы вить сплавы с прочной метал- лической основой при различных температурах по устойчивости геометрических размеров (гравюры) образцов, а также определить их износостойкость при трении о контроле при посто нном удельном давле- нии. Сильна  деформаци  образца в зоне трени  при выбранной температуре испытани  свидетельствует о наличии м гкой фер- ритно-перлитной или аустенитной основы (матрицы) в сплаве, котора  имеет низкою стойкость при абразивном изнашивании.The wear resistance of cast specimens from the proposed wear-resistant cast iron and known in a wide range of temperatures and elevated pressures is determined at the facility, which is based on the principle of face friction. This installation allows one to identify alloys with a durable metal base at different temperatures according to the stability of the geometric dimensions (engraving) of the samples, as well as to determine their wear resistance under friction about the control at a constant specific pressure. Severe deformation of the sample in the friction zone at the selected test temperature indicates the presence of a soft ferritic-pearlitic or austenitic base (matrix) in the alloy, which has a low resistance to abrasive wear.

Прочна  металлическа  основа высокохромистого чугуна в сочетании с равномерно распределенными мелкими и средними включени ми карбидной фазы обеспечивает высокую абразивную износостойкость легированного чугуна.The strong metal base of high-chromium cast iron, combined with evenly distributed small and medium inclusions of the carbide phase, provides high abrasive wear resistance of the alloyed iron.

Испытани  образцов на износ провод т при 293 и 773 К при удельном давлении на образец 100 (VIПа.Wear tests were carried out at 293 and 773 K at a specific pressure of 100 (VIPa).

Цикличность испытани  образцов следующа : нагрузка на вращающийс  образец при контакте с контртелом в нагретой зоне трени  при заданном удельном давлении; выдержка образца под нагрузкой в течение 60 с, разгрузка и вывод образца из зоны трени  и охлаждение образца на воздухе в течение 30 с, а затем следующее повторение цикла. Количество испытаний дл  каж- дого образца равно п ти испытани м.The cyclical nature of sample testing is as follows: the load on the rotating sample upon contact with the counterbody in the heated friction zone at a given specific pressure; holding the sample under load for 60 s, unloading and taking the sample out of the friction zone and cooling the sample in air for 30 s, and then following the cycle. The number of tests for each sample is five tests.

Коррозионную стойкость определ ют по потере массы ускоренным методом с выдержкой образцов одинакового размера в концентрированных сол ной и серной кис- лотах в течение 24 ч.Corrosion resistance is determined by weight loss by an accelerated method of holding samples of the same size in concentrated hydrochloric and sulfuric acids for 24 hours.

Взвешивание образцов до и после испытаний на износ и коррозию провод т на аналитических весах ВЛА-200-М.Weighing of the samples before and after the wear and corrosion tests was carried out on a VLA-200-M analytical balance.

Анализ полученных результатов исследовани  известного и предлагаемого составов износостойкого чугуна показывает следующее. Сплавы 1,3 и 4 имеют высокую коррозионную стойкость в среде и наибольшую износостойкость при 293 и 773 К, а также хорошо держат гравюру при этих температурах. Сплав 1 имеет удовлетворительную износостойкость при высоких температурах , но сильно корродирует в концентрированной сол ной кислоте. Сплав 5 имеет низкую износостойкость и плохо держит гравюру при 293 и 773 К.An analysis of the results of the study of the known and proposed wear-resistant cast iron compositions shows the following. Alloys 1,3 and 4 have a high corrosion resistance in the environment and the greatest wear resistance at 293 and 773 K, and also keep the engraving well at these temperatures. Alloy 1 has a satisfactory wear resistance at high temperatures, but it strongly corrodes in concentrated hydrochloric acid. Alloy 5 has low wear resistance and poorly keeps engraving at 293 and 773 K.

Все это позвол ет считать концентрационный интервал легирующих элементов в предлагаемом износостойком чугуне оптимальным (сплавы 2, 3 и 4).All this allows us to consider the concentration range of the alloying elements in the proposed wear-resistant cast iron as optimal (alloys 2, 3, and 4).

Показатели свойств известного чугуна по сравнению с предлагаемым износостойким чугуном с оптимальным содержанием легирующих элементов.Indicators of the properties of known iron compared with the proposed wear-resistant cast iron with an optimal content of alloying elements.

Claims (1)

Формула изобретени  Чугун, содержащий углерод, кремний, хром, марганец, молибден, ванадий, бор, теллур и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  абразивной износостойкости в агрессивной среде при температурах 293-773 К, он дополнительно содержит алюминий и висмут при следующем соотношении компонентов, мае. %: Углерод2,5-3,5Cast iron containing carbon, silicon, chromium, manganese, molybdenum, vanadium, boron, tellurium and iron, characterized in that, in order to increase the abrasive wear resistance in aggressive environments at temperatures of 293-773 K, it additionally contains aluminum and bismuth at The following ratio of components, May. %: Carbon2.5-3.5 Кремний0,,5Silicon0, 5 Хром15,0-25,0Chrome15.0-25.0 Марганец2,5-4,0Manganese 2.5-4.0 Молибден1,0-3,0Molybdenum1.0-3.0 Ванадий1,0-3,0Vanadium1.0-3.0 Бор0,05-0,30Bor0.05-0.30 Алюминий0,06-0,15.Aluminum 0.06-0.15. Теллур0,06-0,13Tellur0.06-0.13 Висмут0,04-0,12Bismuth 0.04-0.12 ЖелезоОстальноеIronErest причем суммарное содержание теллура и висмута .составл ет 0,10-0,25.moreover, the total content of tellurium and bismuth is 0.10-0.25. Таблица 1Table 1 Примечание. В числителе - потер  массы испытуемого образца на 5 циклов при 293 К, в знаменателе - при 773 К.Note. In the numerator - the mass loss of the test sample for 5 cycles at 293 K, in the denominator - at 773 K. Продолжение табл1.Continuation of table1. Таблица 2,Table 2,
SU904819339A 1990-04-28 1990-04-28 Cast iron SU1723180A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904819339A SU1723180A1 (en) 1990-04-28 1990-04-28 Cast iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904819339A SU1723180A1 (en) 1990-04-28 1990-04-28 Cast iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1723180A1 true SU1723180A1 (en) 1992-03-30

Family

ID=21511035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904819339A SU1723180A1 (en) 1990-04-28 1990-04-28 Cast iron

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1723180A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625198C1 (en) * 2016-09-12 2017-07-12 Юлия Алексеевна Щепочкина Wear resistant alloy based on iron
US11739401B2 (en) * 2017-03-27 2023-08-29 Proterial, Ltd. Black heart malleable cast-iron and method for manufacturing same

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
За вка JP №59-9616, кл. С 22 С 37/06, F 04 В 15/02, 1984. Авторское свидетельство СССР Ms 670630, кл. С 22 С 37/10, 1976. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2625198C1 (en) * 2016-09-12 2017-07-12 Юлия Алексеевна Щепочкина Wear resistant alloy based on iron
US11739401B2 (en) * 2017-03-27 2023-08-29 Proterial, Ltd. Black heart malleable cast-iron and method for manufacturing same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH0351776B2 (en)
CA1082005A (en) Alloy for rare earth treatment of molten metals
JPH0121220B2 (en)
SU1723180A1 (en) Cast iron
US4224064A (en) Method for reducing iron carbide formation in cast nodular iron
Panichkin et al. Assessment of the effect of small additions of some rare earth elements on the structure and mechanical properties of castings from hypereutectic chromium white irons.
Fay et al. Inoculation solutions against metallurgical problems
RU2233906C1 (en) Austenite steel
RU2026401C1 (en) Heat-resistant alloy
Castro et al. Influence of annealing heat treatment and Cr, Mg, and Ti alloying on the mechanical properties of high-silicon cast iron
Raman Uses of Rare Earth Metals and Alloys in Metallurgy: Part I. Applications in Ferrous Materials
RU2120491C1 (en) Wear-resistant alloy
SU1656005A1 (en) Cast iron
US5202087A (en) Cement cooler grate alloy
Zheng et al. Compositional Optimization of ESR Slags for H13 Steel Containing Ce and Mg
SU1700090A1 (en) Wear resisting cast steel
SU1705395A1 (en) Cast iron
SU1611974A1 (en) Wear-resistant alloy
SU1395687A1 (en) Cast iron
SU1425241A1 (en) Cast iron for bearings
RU2135620C1 (en) Alloying composition
Zheng et al. Effect of Surfactant Tellurium on the Microstructure and Mechanical Properties of M42 High-Speed Steel
SU1752819A1 (en) Antifriction cast iron
SU1573046A1 (en) Low-silicon aluminium cast iron
Panichkin et al. The influence of cooling rate on the structure and properties of castings of hypereutectic high-chromium cast iron when they are modified with B, Bi, Sb, Sn, Ca.