SU1765238A1 - Wear-resistant cast iron - Google Patents

Wear-resistant cast iron Download PDF

Info

Publication number
SU1765238A1
SU1765238A1 SU904870354A SU4870354A SU1765238A1 SU 1765238 A1 SU1765238 A1 SU 1765238A1 SU 904870354 A SU904870354 A SU 904870354A SU 4870354 A SU4870354 A SU 4870354A SU 1765238 A1 SU1765238 A1 SU 1765238A1
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
cast iron
wear
iron
wear resistance
titanium
Prior art date
Application number
SU904870354A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Карпенко
Original Assignee
Гомельский политехнический институт
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 Гомельский политехнический институт filed Critical Гомельский политехнический институт
Priority to SU904870354A priority Critical patent/SU1765238A1/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1765238A1 publication Critical patent/SU1765238A1/en

Links

Landscapes

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

Abstract

Высокопрочный чугун дл  работы в услови х теплосмен относитс  к области металлургии . Сущность изобретени : высокопрочный чугун дополнительно содержит сурьму, титан, церий, бор, азот и висмут при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 2,7-3,1; кремний 2.2-2,6; марганец 0,2-0,7; никель 0,4-0,8; медь 0,8-1,6. молибден 1,2-1,8, ванадий 0,2- 0,8; алюминий 0,02-0,07; магний 0,03- 0,07; олово 0,002-0,01; хром 0,02-0,06; бор 0,002-0,005, церий 0,02-0,06; кальций 0,002-0,015; сурьма 0,02-0,06: азот 0,04- 0,11; титан 0,02-0,07; висмут 0,002-0.004 и железо - остальное. Сопротивл емость тепловым ударам составл ют 3870-4080 циклов . 2 табл.High-strength heat-resistant cast iron belongs to the field of metallurgy. The invention: high-strength cast iron additionally contains antimony, titanium, cerium, boron, nitrogen and bismuth in the following ratio of components, wt.%: Carbon 2.7-3.1; silicon 2.2-2.6; manganese 0.2-0.7; nickel 0.4-0.8; copper 0.8-1.6. molybdenum 1.2-1.8, vanadium 0.2-0.8; aluminum 0.02-0.07; magnesium 0.03-0.07; tin 0.002-0.01; chromium 0.02-0.06; boron 0.002-0.005, cerium 0.02-0.06; calcium 0,002-0,015; antimony 0.02-0.06: nitrogen 0.04-0.11; titanium 0.02-0.07; bismuth 0.002-0.004 and iron - the rest. Resistance to thermal shock is 3870-4080 cycles. 2 tab.

Description

Изобретение относитс , к области металлургии , в частности к износостойким чу- гунам, работающим в услови х коррозионно-механического изнашивани . Известен износостойкий чугун, содержащий , мас.%:The invention relates to the field of metallurgy, in particular to wear-resistant pig iron, operating under conditions of corrosion-mechanical wear. Known wear-resistant cast iron containing, by weight.%:

углерод2-2,5carbon2-2.5

кремний2,5-3,5silicon2.5-3.5

марганец8.0-10manganese8.0-10

железоостальное.iron ostal

Известный чугун обладает недостаточной коррозионно-зрозионной стойкостью.Known cast iron has insufficient corrosion and corrosion resistance.

Известен также износостойкий чугун следующего химического состава, мас.%: углерод2,51-3.80Also known wear-resistant cast iron of the following chemical composition, wt.%: Carbon2,51-3.80

кремний1,35-2,49silicon 1,35-2,49

марганец0,40-1,28manganese 0.40-1.28

хром0,35-1,95chromium 0.35-1.95

медь0,11-1,49copper 0.11-1.49

металлы из группы, содержащей кальций, титан, бор, алюминий, сурьму, теллур в сумме 0,25-1,20metals from the group containing calcium, titanium, boron, aluminum, antimony, tellurium in the amount of 0.25-1.20

железоостальное.iron ostal

Наиболее близким к предложенному  вл етс  чугун, содержащий, мас.%: углерод2,8-3,6The closest to the proposed is cast iron containing, in wt.%: Carbon2.8-3.6

кремний1,5-2,3silicon 1,5-2,3

марганец8,0-10manganese8.0-10

алюминий0,4-0,8aluminum0.4-0.8

медь0,8-2,5copper 0.8-2.5

хром0,08-0,5chrome 0.08-0.5

РЗМ0,01-0,1РЗМ0,01-0,1

железоостальное.iron ostal

Скорость коррозии известного чугуна в оборотной воде при ,5-8,2 составл ет 0,040-0,048 г/м2ч. Коэффициент относительной износостойкости при испытании в смеси кварцита и обратной воды - 1,54- 1,80. Эксплуатационна  стойкость - до 1000ч.The corrosion rate of known iron in circulating water at 5-8.2 is 0.040-0.048 g / m2 h. The coefficient of relative wear resistance when tested in a mixture of quartzite and reverse water is 1.54– 1.80. Operational stability - up to 1000 h.

Недостаток известного чугуна - низка  износостойкость в гидроабразивной среде.The disadvantage of the known cast iron - low wear resistance in a hydroabrasive environment.

Цель изобретени  - повышение износостойкости и эксплуатационной стойкости.The purpose of the invention is to increase the wear resistance and operational durability.

4four

DSDS

СЛSL

hOhO

соwith

0000

Поставленна  цель достигаетс  тем, что чугун дополнительно содержит бор, титан, нитриды хрома и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод2,6-3,6The goal is achieved by the fact that the iron additionally contains boron, titanium, chromium nitrides and calcium in the following ratio of components, wt.%: Carbon2.6-3.6

кремний1,6-2,3silicon1,6-2,3

марганец9,1-11,5manganese9,1-11,5

алюминий0,05-0,75aluminum0.05-0.75

медь0,81-2,88copper 0,81-2,88

редкоземельныеrare earth

металлы0,002-0,05metals0.002-0.05

бор0,04-0,12bor0.04-0.12

нитриды хрома0,03-0,31chromium nitride 0.03-0.31

титан0,003-0,16titanium0.003-0.16

кальций0,002-0,028calcium0,002-0,028

железоостальное.iron ostal

Существенными отличи ми предложенного технического решени   вл ютс  введение микролегирующих добавок: бора 0,04-0,12 мас.%, нитридов хрома 0,03-0,31 и титана 0,003-0,16 мас.% и дополнительное модифицирование кальцием, что существенно повышает износостойкость и эксплуатационную стойкость при сохранении технологических свойств, немагнитно- сти и коррозионной стойкости.Significant differences of the proposed technical solution are the introduction of micro-alloying additives: boron 0.04-0.12 wt.%, Chromium nitrides 0.03-0.31 and titanium 0.003-0.16 wt.% And additional modification with calcium, which significantly increases wear resistance and service resistance while retaining technological properties, non-magnetic and corrosion resistance.

Проведенный анализ предложенного технического решени  показал, что н а данный момент неизвестны технические реше- ни , в которых были бы отражены указанные отличи . Кроме того, указанные признаки  вл ютс  необходимыми и достаточными дл  достижени  положительного эффекта. Это позвол ет сделать вывод о том, что данные отличи   вл ютс  существенными .An analysis of the proposed technical solution showed that at the moment there are no technical solutions that would reflect these differences. In addition, these signs are necessary and sufficient to achieve a positive effect. This leads to the conclusion that these differences are significant.

Бор при содержании 0,05-0,3 мас.% стабилизирует перлит, увеличивает его сфе- роидизацию, повышает твердость и износостойкость , их стабильность в процессе эксплуатации и эксплуатационную стойкость литых деталей. При увеличении концентрации бора более 0,12 мас.% начинает про вл тьс  его ликваци , снижаетс  фактор формы графита, а при концентрации до 0,04 мас.% снижаетс  твердость и износостойкость отливок, в отливках преобладает пластичный перлит с дисперсностью Пд 1,0-Пд 1,4 (по ГОСТ 3443-87), что снижает износостойкость и эксплуатационные свойства .Boron at a content of 0.05–0.3 wt.% Stabilizes perlite, increases its spheroidization, increases hardness and wear resistance, their stability during operation and the operational durability of cast parts. With an increase in boron concentration of more than 0.12 wt.%, Its segregation begins to appear, the form factor of graphite decreases, and at a concentration of up to 0.04 wt.%, The hardness and wear resistance of castings decrease, plastic perlite with a dispersity of 1.0 predominates in castings. -Pd 1.4 (according to GOST 3443-87), which reduces wear resistance and performance properties.

Введение нитридов хрома в количестве 0,03-0,31 мае. % измельчает структуру перлита , графитных включений, повышает твердость , износостойкость, герметичность и эксплуатационную долговечность. При концентрации их до 0,03 мас,% износостойкость , дисперсность структуры и эксплуатационна  долговечность недостаточны, а при концентрации нитридов хрома болееThe introduction of chromium nitrides in the amount of 0.03-0.31 May. % crushes the structure of perlite, graphite inclusions, increases hardness, wear resistance, tightness and operational durability. With a concentration of up to 0.03 wt.% Wear resistance, dispersion of the structure and operational durability are insufficient, and with a concentration of chromium nitrides more

0,31 мас.% увеличиваетс  неоднородность структуры, снижаетс  фактор формы графита , ударно-усталостна  и эксплуатационные свойства.0.31 wt.% Structure heterogeneity increases, graphite shape factor decreases, impact fatigue and performance properties.

Редкоземельные металлы в количествеRare earth metals in quantities

0,002-0,5 мас.% в предложенном чугуне, как и в известном, обеспечивает дегазацию расплава , сфероидизацию графита и повышает твердость, износостойкость и эксплуатаци0 онные свойства. При увеличении их концентрации более 0,05 мас,% снижаетс  однородность структуры, стабильность предела выносливости, ударной в зкости, износостойкости и эксплуатационных свойств.0.002-0.5 wt.% In the proposed cast iron, as in the well-known, provides for the degassing of the melt, the spheroidization of graphite and increases the hardness, wear resistance and performance properties. With an increase in their concentration of more than 0.05% by weight, the homogeneity of the structure, the stability of the endurance limit, impact strength, wear resistance and performance properties decrease.

5 Дополнительное введение титана в количестве 0,003-0,16 мас.% измельчает структуру чугуна в отливках, повышает коррозионную стойкость, фактор формы графита и обеспечивает повышение износостойкости и экс0 плуатационной долговечности. При концентрации его до 0,003 мас.% дисперсность и стабильность структуры, износостойкости и твердости недостаточны, а при концентрации титана более 0,16 мас.% сни5 жаютс  технологические свойства и эксплуатационные свойства в услови х ударно-абразивного износа.5 Additional introduction of titanium in the amount of 0.003-0.16 wt.% Crushes the structure of cast iron in the castings, increases the corrosion resistance, the form factor of graphite and provides increased wear resistance and operating life. At a concentration of up to 0.003 wt.%, The dispersion and stability of the structure, wear resistance and hardness are insufficient, and at a concentration of titanium of more than 0.16 wt.%, The technological properties and operational properties are reduced under conditions of impact abrasive wear.

Введение кальци  способствует очистке границ зерен и сфероидизации графита.The introduction of calcium contributes to the cleaning of the grain boundaries and the spheroidization of graphite.

0 При концентрации кальци  до 0,002 мас.% снижаетс  дисперсность графита, механические и эксплуатационные свойства. При концентрации кальци  более 0,028 мас.% снижаетс  стабильность структуры и0 When calcium concentration is up to 0.002 wt.%, Dispersion of graphite, mechanical and operational properties decrease. When the calcium concentration is more than 0.028 wt.%, The stability of the structure decreases and

5 свойств, уменьшаютс  характеристики износостойкости , усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости.5 properties, durability, fatigue life and service resistance are reduced.

Медь в количестве 0,81-2,88 мас.% как эффективна  добавка упрочн ет металличе0 скую основу и не снижает в зкость чугуна, снижает поро-хладноломкости и склонность чугуна к образованию трещин, повышает износостойкость и эксплуатационную долговечность . При концентрации меди менееCopper in the amount of 0.81-2.88 wt.% As an effective additive strengthens the metal base and does not reduce the viscosity of cast iron, reduces porosal brittleness and the tendency of cast iron to form cracks, increases wear resistance and operational durability. When copper concentration is less than

5 0,81 мас.% его вли ние незначительно. Повышение ее концентрации более 2,88 мас.% увеличивает ликвацию, снижает фактор формы графита и однородность структуры, износостойкость и эксплуатационную дол0 говечность.5 0.81 wt.% Its effect is negligible. Increasing its concentration by more than 2.88 wt.% Increases liquation, reduces the shape factor of graphite and structure homogeneity, wear resistance and operational length.

Содержание углерода и кремни  в предложенном чугуне выбрано с учетом практики производства износостойких отливок с повышенными значени ми твердости, кор5 розионной стойкости и эксплуатационной долговечности. При увеличении их концентрации выше верхних пределов стабильность структуры в ударной в зкости и характеристики износостойкости и упруго- пластических свойств снижаютс , а приThe carbon and silicon content in the proposed cast iron was chosen taking into account the practice of producing wear-resistant castings with increased values of hardness, corrosion resistance and operational durability. With an increase in their concentration above the upper limits, the stability of the structure in toughness and the characteristics of wear resistance and elastic-plastic properties decrease, while

уменьшении концентрации менее нижних пределов снижаютс  жидкотекучесть, выдел етс  эвтектический цементит и повышаетс  отбел, что приводит к снижению трещи ностойкости, пластических свойств и эксплуатационной стойкости.by decreasing the concentration of less than the lower limits, the fluidity decreases, eutectic cementite is released, and chill is increased, which leads to a decrease in crack resistance, plastic properties and operational durability.

Алюминий оказывает раскисл ющее, микролегирующее и стабилизирующее вли ние , способству  уменьшению содержани  неметаллических включений и повышению твердости и износостойкости. При его концентрации до 0,05 мас.% раскисл ющее, микролегирующее и стабилизирующее их его вли ние недостаточно, а при концентрации алюмини  более 0,75 мас.% снижаетс  твердость отливок, относительна  износостойкость и эксплуатационна  стойкость.Aluminum has a deoxidizing, micro-alloying and stabilizing effect, contributing to a reduction in the content of non-metallic inclusions and an increase in hardness and wear resistance. At a concentration of up to 0.05 wt.%, The deoxidizing, microalloying and stabilizing effect thereof is insufficient, and at an aluminum concentration of more than 0.75 wt.%, The hardness of the castings decrease, the relative wear resistance and operational durability.

Содержание марганца повышено до 9,1-11,5 мас.% и ограничено пределами концентраций, ниже которых не достигает- с  высокой сфероидизации перлита и существенного повышени  износостойкости, а выше верхнего предела увеличиваютс  содержание цементита и отбел, повышаетс  хрупкость, снижаетс  стабильность структу- ры и пластические свойства, ударно-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости в услови х ударно-абразивного износа.The manganese content is increased to 9.1-11.5 wt.% And is limited by the concentration limits below which the perlite and the high spheroidization of perlite do not reach and the wear resistance is significantly increased, and the content of cementite and chill increases above the upper limit, the fragility increases. ry and plastic properties, impact fatigue durability and operational durability under conditions of impact abrasive wear.

Опытные плавки высокопрочных чугу- нов провод т в дуговых печах. Перегрев расплава при плаве составл ет 1490-1510°С. В качестве шихтовых материалов используют литейные чугуны, чугунный лом 17А, стальной лом 1А, ферромарганец ФМп75, фер- робор ФБ2(ГОСТ 14848-69) сплав ФСЗОРЗМЗО (ТУ 14-5-136-81), нитриды хрома (ТУ 6-09-0345-75), ферротитан ФТиЗО(ГОСТ 4761-80), силикокальций ФСК16А2, медь М, титаномедистые чугуны и ферросилиций. Рафинирование расплава производ т кальцинированной содой (ГОСТ 5100-73). Микролегирование расплава ферробором и ферротитаном производ т в электропечи в конце плавки, а модифици- Experimental smelting of high-strength cast irons is carried out in arc furnaces. Overheating of the melt during melting is 1490-1510 ° C. Cast iron, scrap iron 17A, steel scrap 1A, ferromanganese FMp75, ferroor FB2 (GOST 14848-69) FSZORZMZO alloy (TU 14-5-136-81), chromium nitrides (TU 6-09- 0345-75), ferrotitanium FTiZO (GOST 4761-80), silicocalcium FSK16A2, copper M, titanium-bearing iron and ferrosilicon. Melt refining is produced by soda ash (GOST 5100-73). The microalloying of the melt by ferroboron and ferrotitanium is carried out in an electric furnace at the end of the melt, and

рование силикокальцием, сплавом ФСЗОРЗМ20 и нитридами хрома - в литейных ковшах.The formation of silicocalcium, FSFORZM20 alloy and chromium nitrides in casting ladles.

Из модифицированных чугунов отливают износостойкие отливки, технологические пробы и образцы дл  механических испытаний .Wear-resistant castings, process samples and samples for mechanical testing are cast from modified cast irons.

Определение содержани  компонентов в чугунах проведено методами дифференцированного химического анализа. Ударную в зкость определ ют на образцах 10x10x55 мм с У-образным надрезом.The determination of the content of components in the cast iron was carried out by methods of differential chemical analysis. Impact strength is determined on samples of 10 x 10 x 55 mm with a Y-shaped notch.

Механические испытани  провод т стандартными методами, а анализ структуры чугунов по ГОСТ 3443-87. Эксплуатационную надежность определ ют на испытательных стендах сухого трени , в паре с синтеграном.Mechanical tests are carried out by standard methods, and analysis of the structure of cast iron according to GOST 3443-87. The operational reliability is determined on dry friction test benches, paired with syntegran.

Предложенный чугун обеспечивает более высокую износостойкость, твердость и эксплуатационную стойкость, чем базовый чугун.The proposed cast iron provides higher wear resistance, hardness and operational resistance than the base cast iron.

Claims (1)

Формула изобретени  Износостойкий чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, медь, алюминий, редкоземельные металлы и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  износостойкости и эксплуатационной стойкости , он дополнительно содержит бор, титан , кальций и нитриды хрома при следующем соотношении компонентов, мае. %:Claims of wear-resistant cast iron containing carbon, silicon, manganese, copper, aluminum, rare earth metals and iron, characterized in that, in order to increase wear resistance and service resistance, it additionally contains boron, titanium, calcium and chromium nitrides in the following ratio of components, May %: УглеродCarbon КремнийSilicon МарганецManganese АлюминийAluminum МедьCopper РедкоземельныеRare earth металлыmetals БорBoron Нитриды хромаChromium nitride ТитанTitanium КальцийCalcium ЖелезоIron 2,6-3,62.6-3.6 1.6-2,31.6-2.3 9,1-11,59.1-11.5 0,05-0.750.05-0.75 0,81-2.880.81-2.88 0,002-0.050.002-0.05 0.04-0,120.04-0.12 0.03-0,310.03-0.31 0.003-0,160.003-0.16 0.002-0,0280.002-0.028 ОстальноеRest
SU904870354A 1990-11-02 1990-11-02 Wear-resistant cast iron SU1765238A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904870354A SU1765238A1 (en) 1990-11-02 1990-11-02 Wear-resistant cast iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU904870354A SU1765238A1 (en) 1990-11-02 1990-11-02 Wear-resistant cast iron

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1765238A1 true SU1765238A1 (en) 1992-09-30

Family

ID=21538378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU904870354A SU1765238A1 (en) 1990-11-02 1990-11-02 Wear-resistant cast iron

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1765238A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6494461B1 (en) * 1998-08-24 2002-12-17 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Sliding member
RU2447178C1 (en) * 2011-04-29 2012-04-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2462531C1 (en) * 2011-09-30 2012-09-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Авторское свидетельство СССР № 416406, кл. С 22 С 37/00, 1974. Патент PL 102522, кл. С 22 С 37/06, 1979. Авторское свидетельство СССР № 1216239. кл. С 22 С 37/10, 1986. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6494461B1 (en) * 1998-08-24 2002-12-17 Nippon Piston Ring Co., Ltd. Sliding member
RU2447178C1 (en) * 2011-04-29 2012-04-10 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron
RU2462531C1 (en) * 2011-09-30 2012-09-27 Юлия Алексеевна Щепочкина Cast iron

Similar Documents

Publication Publication Date Title
SU1765238A1 (en) Wear-resistant cast iron
RU2337996C1 (en) High-strength antifrictional cast iron
SU1724716A1 (en) Cast iron for metallic forms
RU2040575C1 (en) Modifying agent for cast iron
SU1475964A1 (en) Cast iron
SU1712448A1 (en) High-strength cast iron
SU1627580A1 (en) Wear-resistant cast iron
SU1435648A1 (en) High-strength cast iron
SU1747529A1 (en) Cast iron
SU1627582A1 (en) Cast iron
SU1723175A1 (en) Alloying composition for cast iron
SU1154366A1 (en) High-strength cast-iron
SU1654364A1 (en) Cast iron
SU1668455A1 (en) Cast iron
SU1700086A1 (en) Cast iron
SU1359328A1 (en) High-strength cast iron
SU1305191A1 (en) High-strength cast iron
SU1106845A1 (en) Inoculant for high-strength iron with ball-shaped graphite
SU1113422A1 (en) Cast iron
SU1749290A1 (en) Alloy addition for steel
SU1068527A1 (en) Cast iron
RU1803459C (en) High-strength cast iron for ingots
RU2119547C1 (en) Highly strong cast iron
SU1560605A1 (en) Wear-resistant cast iron
SU1157117A1 (en) Malleable cast iron