UA123427C2 - WEAR-RESISTANT CAST IRON - Google Patents
WEAR-RESISTANT CAST IRON Download PDFInfo
- Publication number
- UA123427C2 UA123427C2 UAU202006334A UAU202006334A UA123427C2 UA 123427 C2 UA123427 C2 UA 123427C2 UA U202006334 A UAU202006334 A UA U202006334A UA U202006334 A UAU202006334 A UA U202006334A UA 123427 C2 UA123427 C2 UA 123427C2
- Authority
- UA
- Ukraine
- Prior art keywords
- cast iron
- wear
- iron
- manganese
- chromium
- Prior art date
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 37
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 33
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 32
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 19
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 19
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 17
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 16
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 14
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 9
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 abstract description 9
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 12
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 12
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 10
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 8
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 7
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 7
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 6
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 6
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 4
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 4
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 4
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 229910001349 ledeburite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 230000000051 modifying effect Effects 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 3
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001037 White iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 2
- RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N arsenic atom Chemical compound [As] RQNWIZPPADIBDY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004061 bleaching Methods 0.000 description 2
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 2
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 2
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 2
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 2
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 2
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001268 Ferrocerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005422 blasting Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000007670 refining Methods 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Винахід належить до металургійної промисловості, зокрема до зносостійких чавунів. Зносостійкий чавун містить, мас. %: вуглець 2,3-2,8, хром 15,0-16,0, марганець 9,5-10,5, кремній 1,0-1,3, нікель 0,9-1,1, ванадій 0,1-0,2, мідь 0,1-0,2, церій 0,08-0,1, лантан 0,05-0,06, неодим 0,02-0,03, залізо - решта. Технічний результат: підвищенні якості зносостійкого чавуну.The invention relates to the metallurgical industry, in particular to wear-resistant cast irons. Wear-resistant cast iron contains, wt. %: carbon 2.3-2.8, chromium 15.0-16.0, manganese 9.5-10.5, silicon 1.0-1.3, Nickel 0.9-1.1, vanadium 0, 1-0.2, copper 0.1-0.2, cerium 0.08-0.1, lanthanum 0.05-0.06, neodymium 0.02-0.03, iron - the rest. EFFECT: improved quality of wear-resistant cast iron.
Description
Винахід належить до металургійної промисловості, зокрема до зносостійких чавунів, що призначені для виготовлення деталей, що працюють в умовах інтенсивного абразивного, ударно-абразивного зносу та зносу тертям при навантаженні та розігріві, наприклад, лопаток, дробометних апаратів, тіл, що мелють, прокатних валків, прокатного інструменту та траків гусеничних машин.The invention belongs to the metallurgical industry, in particular to wear-resistant cast irons, which are intended for the manufacture of parts that work under conditions of intensive abrasive, shock-abrasive wear and frictional wear during loading and heating, for example, blades, shot blasting devices, grinding bodies, rolling rolls , rolling tools and tracks of tracked machines.
Відомо зносостійкий чавун (патент Мо 56-47944 (Японія), С22С 37/06), що містить вуглець, хром, марганець, кремній, залізо, у наступному співвідношенні, мас. 9о: вуглець 2,5-3,5; хром 8,0-30,0; марганець 2,0-4,0; кремній 0,3-1,5; залізо та домішки решта.It is known wear-resistant cast iron (patent Mo 56-47944 (Japan), С22С 37/06), which contains carbon, chromium, manganese, silicon, iron, in the following ratio, by weight. 9o: carbon 2.5-3.5; chromium 8.0-30.0; manganese 2.0-4.0; silicon 0.3-1.5; iron and other impurities.
Недоліком цього технічного рішення є недостатня ударно-абразивна зносостійкість в умовах розігріву, що обмежує можливість його використання для деталей металургійного обладнання.The disadvantage of this technical solution is insufficient shock-abrasive wear resistance under heating conditions, which limits the possibility of its use for parts of metallurgical equipment.
Відомо зносостійкий чавун, що містить вуглець, хром, марганець, кремній, ванадій, ітрій, мідь, залізо, мас. 95: вуглець 2,6-3,2; хром 5,0-18,0; марганець 3,0-6,0; кремній 0,6-0,8; ванадій 0,15-0,25; ітрій 0,25-0,3; мідь 1,0-2,0; залізо решта (5 Мо 1344807, опубліковано15.10.87, бюлетень Мо 38).Wear-resistant cast iron containing carbon, chromium, manganese, silicon, vanadium, yttrium, copper, iron, wt. 95: carbon 2.6-3.2; chromium 5.0-18.0; manganese 3.0-6.0; silicon 0.6-0.8; vanadium 0.15-0.25; yttrium 0.25-0.3; copper 1.0-2.0; iron rest (5 Mo 1344807, published 15.10.87, Mo bulletin 38).
Недоліком є низька міцність, підвищений рівень напруги, яка формується при виготовленні виливки, а також низька зносостійкість.The disadvantage is low strength, high level of tension that is formed during the production of the casting, as well as low wear resistance.
Найближчим аналогом є чавун, що містить вуглець, кремній, марганець, алюміній, молібден, фосфор, залізо, азот, вольфрам і миш'як, в мас. 90: вуглець 3,2-3,6; кремній 0,5-0,7; марганець 1,5-2,0; алюміній 0,1-0,2; молібден 0,2-0,3; фосфор 0,1-0,2; азот 0,08-0,12; вольфрам 2,0-3,0; миш'як 0,03-0,05; залізо інше (КО Мо 2006116041, опубліковано 27.11.2007).The closest analogue is cast iron, which contains carbon, silicon, manganese, aluminum, molybdenum, phosphorus, iron, nitrogen, tungsten and arsenic, by mass. 90: carbon 3.2-3.6; silicon 0.5-0.7; manganese 1.5-2.0; aluminum 0.1-0.2; molybdenum 0.2-0.3; phosphorus 0.1-0.2; nitrogen 0.08-0.12; tungsten 2.0-3.0; arsenic 0.03-0.05; other iron (KO Mo 2006116041, published on November 27, 2007).
Недоліком цього чавуну є низькі показники міцності і твердості в литому стані, а, отже, в литому стані цей чавун не має необхідної стійкості в умовах ударно-абразивного зносу.The disadvantage of this cast iron is low strength and hardness indicators in the cast state, and therefore, in the cast state, this cast iron does not have the necessary resistance in conditions of shock-abrasive wear.
Аналіз відомих складів зносостійких чавунів показав, що вміст деяких елементів (вуглецю, марганцю, кремнію, залізо) у складі відомих технічних рішень чавунів не забезпечує останнім таких властивостей, які вони проявляють у сукупності з новими компонентами в технічному рішенні, що заявляється, а саме: підвищення абразивної, ударно-абразивної зносі зносостійкості та зносу тертям при навантаженні та розігріві.The analysis of known compositions of wear-resistant cast irons showed that the content of some elements (carbon, manganese, silicon, iron) in the composition of known technical solutions of cast irons does not provide the latter with such properties that they exhibit in combination with new components in the technical solution that is claimed, namely: increase in abrasive, shock-abrasive wear resistance and frictional wear during loading and heating.
В основу винаходу поставлено задачу підвищення зносостійкості при абразивному, ударно- абразивному зносі та зносі тертям.The invention is based on the task of increasing wear resistance during abrasive, shock-abrasive wear and frictional wear.
Зо Поставлена задача вирішується тим, що зносостійкий чавун, що містить вуглець, кремній, марганець, залізо, згідно з винаходом, додатково містить хром, нікель, ванадій, мідь, церій, лантан, неодим, при наступному співвідношенні компонентів, мас. о вуглець 2,3-2,8 хром 15,0-16,0 марганець 9,5-10,5 кремній 1,0-1,3 нікель 0,9-1,1 ванадій 01-02 мідь 0,1-0,2 церій 0,08-0,1 лантан 0,05-0,06 неодим 0,02-0,03 залізо решта.The problem is solved by the fact that wear-resistant cast iron containing carbon, silicon, manganese, iron, according to the invention, additionally contains chromium, nickel, vanadium, copper, cerium, lanthanum, neodymium, with the following ratio of components, mass. o carbon 2.3-2.8 chromium 15.0-16.0 manganese 9.5-10.5 silicon 1.0-1.3 nickel 0.9-1.1 vanadium 01-02 copper 0.1- 0.2 cerium 0.08-0.1 lanthanum 0.05-0.06 neodymium 0.02-0.03 iron the rest.
У запропонованому складі вміст елементів забезпечує підвищення зносостійкості, міцності та ударної в'язкості.In the proposed composition, the content of elements ensures increased wear resistance, strength and impact toughness.
Необхідність вмісту в чавуні компонентів у вище вказаних співвідношеннях обумовлена наступними особливостями.The need for the content of components in cast iron in the above ratios is due to the following features.
Хром є головним легуючим елементом групи зносостійких чавунів, найважливішим за значенням і об'ємом застосування. Вмістом хрому в основі визначається прожарюваність і корозійна стійкість чавуну.Chromium is the main alloying element of the group of wear-resistant cast irons, the most important in terms of value and scope of application. The chromium content in the base determines the incandescence and corrosion resistance of cast iron.
Хром може частково заміщати атоми заліза в орторомбічному карбіді заліза (Ре, Ст)зС або утворювати карбіди хрому, у яких частина атомів хрому заміщена залізом: тригональний (Ст,Chromium can partially replace iron atoms in orthorhombic iron carbide (Ре, Ст)зС or form chromium carbides in which a part of chromium atoms is replaced by iron: trigonal (Ст,
Ее);Сз і кубічний (Ст, Бе)гз3Сє. В с-залізі хром має необмежену розчинність, в у-залізі розчиняється до 12 95 Ст. Карбіди хрому мають значно більш високу твердість, ніж легований хромом цементит, і це позначається на зносостійкості й міцності чавунів. При відносно малому вмісті хрому нижче 12 95 зносостійкість чавуну зменшується внаслідок утворення карбідів переважно цементитного типу (Ее, Сг)з0О.Ee);Sz and cubic (St, Be)gz3Se. In c-iron, chromium has unlimited solubility, in y-iron it dissolves up to 12 95 °C. Chromium carbides have a significantly higher hardness than chromium-doped cementite, and this affects the wear resistance and strength of cast iron. With a relatively low chromium content below 12 95, the wear resistance of cast iron decreases due to the formation of carbides, mainly of the cementite type (Ee, Cg)z0O.
При вмісті вуглецю нижче 2,495 помітно знижається абразивна та ударно-абразивна зносостійкість внаслідок зменшення кількості карбідної фази. При збільшенні його вмісту більш ніж 3,2 95 зносостійкість також знижується в результаті появи в структурі великих заевтектичних карбідів, які окрихчують чавун та сприяють викришуванню.When the carbon content is below 2.495, the abrasive and shock-abrasive wear resistance is significantly reduced due to the decrease in the amount of the carbide phase. When its content increases to more than 3.2 95, the wear resistance also decreases as a result of the appearance of large supereutectic carbides in the structure, which embrittle the cast iron and contribute to cracking.
Кремній у білому чавуні можна розглядати як легуючий елемент, що розподіляється при кристалізації між аустенітом та евтектичним розплавом. Кремній підвищує температуру евтектичної кристалізації, розширює інтервал евтектичного перетворення, перешкоджаючи переохолодженню, та зменшує вплив швидкості охолодження. При вмісті від 0,5 до 1,595 кремній збільшує верхню критичну швидкість відбілювання чавуну, тобто зменшує його вибілювання. Кремній дуже сильно впливає на процес формування структури виливків як у ході затвердіння, так і при структурних змінах у твердому стані. Дослідженнями розподілу кремнію між фазами в білому чавуні встановлено, що при швидких швидкостях охолодження заготівок він практично цілком концентрується в матриці (фериті).Silicon in white cast iron can be considered as an alloying element that is distributed during crystallization between the austenite and the eutectic melt. Silicon increases the eutectic crystallization temperature, extends the eutectic transition interval, preventing undercooling, and reduces the effect of the cooling rate. At a content of 0.5 to 1.595, silicon increases the upper critical rate of bleaching of cast iron, that is, it reduces its bleaching. Silicon strongly affects the process of forming the structure of castings both during solidification and during structural changes in the solid state. Studies of the distribution of silicon between phases in white cast iron have established that at fast cooling rates of the blanks, it is almost entirely concentrated in the matrix (ferrite).
Легування марганцем зносостійкого чавуну стабілізує аустеніт у перлітній і проміжній областях, зрушуючи убік тривалих витримок лінії початку й кінця перетворення. Температура мартенситного перетворення при легуванні марганцем швидко знижується. Марганець може утворювати карбіді МпгзСвє і Мп7?Сз, однак завдяки взаємозамінності атомів заліза й марганцю навіть у високолегованих чавунах спостерігається утворення лише легованого цементиту (Ее,Manganese alloying of wear-resistant cast iron stabilizes austenite in the pearlitic and intermediate regions, shifting to the side long exposures of the line of the beginning and end of the transformation. The temperature of the martensitic transformation when alloyed with manganese rapidly decreases. Manganese can form carbides MpgzSve and Mp7?Cz, however, due to the interchangeability of iron and manganese atoms, even in highly alloyed cast irons, the formation of only alloyed cementite is observed (Ee,
Мп)зС. Концентрація марганцю в цементиті приблизно в 1,5 рази вище, ніж в аустеніті. При збільшенні вісту марганцю до 4-5,5 95 прожарюваність зносостійкого чавуну росте, перлітне перетворення подавляється, твердість збільшується. Однак одночасно із подавленням перлітного перетворення в результаті легування марганцем у цих кількостях температура мартенситного перетворення знижується нижче кімнатної, збільшується кількість залишкового аустеніту і його стабільність. При збільшенні вмісту марганцю до 14,5 95 структура продуктів евтектоїдного перетворення стає усе більш тонкою. У результаті гальмування дифузії одного розпаду аустеніту й зниження температури мартенситного перетворення поряд з тонким перлітом з'являються мартенсит і залишковий аустеніт. При більш високому вмісті марганцю чавун має карбідо-аустенітну структуру. Повне гальмування перлітного перетворення спостерігалося при 4,8 95 Мп (аустеніто-мартенситна основа). При вмісті марганцю 2,29 95 весь аустеніт перетворювався в тонкий перліт, при 2,78 95 Мп структура металевої основи була в основному мартенсито-аустенітної (з невеликими ділянками тонкого перліту), при 7,13 95 Ми іMP) zS. The concentration of manganese in cementite is about 1.5 times higher than in austenite. When increasing the manganese content to 4-5.5 95, the calcination of wear-resistant cast iron increases, the pearlite transformation is suppressed, and the hardness increases. However, simultaneously with the suppression of the pearlitic transformation as a result of doping with manganese in these quantities, the temperature of the martensitic transformation decreases below room temperature, the amount of residual austenite and its stability increase. When the manganese content increases to 14.5 95, the structure of eutectoid transformation products becomes increasingly fine. As a result of slowing down the diffusion of one austenite decay and lowering the martensitic transformation temperature, martensite and residual austenite appear alongside fine pearlite. With a higher manganese content, cast iron has a carbide-austenitic structure. Complete inhibition of the pearlite transformation was observed at 4.8 95 MP (austenitic-martensitic base). At a manganese content of 2.29 95, all austenite was transformed into thin pearlite, at 2.78 95 Mp the structure of the metal base was mainly martensitic-austenitic (with small areas of thin pearlite), at 7.13 95 My and
Зо більше - цілком аустенітної. Збільшення вмісту марганцю понад деяку межу приводить до швидкого зниження твердості чавуну незалежно від товщини виливків, що гартуються.Moreover, it is completely austenitic. An increase in the manganese content beyond a certain limit leads to a rapid decrease in the hardness of cast iron, regardless of the thickness of the castings being hardened.
Причиною цього зниження є збільшення кількості залишкового аустеніту в основі, хоча перлітне перетворення гальмується повністю.The reason for this decrease is an increase in the amount of residual austenite in the base, although the pearlite transformation is inhibited completely.
Спільне легування залізовуглецевих сплавів хромом і марганцем дозволяє одержувати аустенітні структури з різним ступенем стабільності, що багато в чому визначається вмістом вуглецю.Joint alloying of iron-carbon alloys with chromium and manganese allows obtaining austenitic structures with varying degrees of stability, which is largely determined by the carbon content.
Ванадій - аналогічно хрому стабілізує цементит; причому тим сильніше, чим більше його концентрація в чавуні. Він збільшує розчинність вуглецю в аустеніті трохи слабкіше, ніж титан, і зміщує евтектичну точку в сторону меншої концентрації вуглецю. Найбільший інтерес складає підвищення твердості евтектоїду під дією ванадію. Це дає можливість застосувати його при комплексному легуванні. Вміст нікелю в чавуні знаходиться в межах 0,9-1,2 95. Легування чавуну нікелем сприяє стабілізації аустеніту та розширює область у - Бе. Вплив нікелю на твердість та зносостійкість чавуну подібно впливу марганцю. Особливо сильна дія нікелю робить при вмісті його до 395. При малих кількостях нікелю (до 1,3 95) спостерігається дендритна будова чавуну, дуже великі поля троститоутворюючого евтектоїду з включеннями вторинного цементиту та евтектика тонкої будови. Зі збільшенням вмісту нікелю до 3,43 95 відзначена поява аустенітної структури з великоголчастим мартенситом. При вмісті нікелю нижче 0,8 95 чавун схильний до утворення тріщин, помітного збільшення корозійної стійкості матриці. Збільшення вмісту нікелю більше 1,0 95 недоцільно, оскільки призводить до збільшення стабільності аустеніту й, як наслідок, до зниження твердості і зносостійкості чавуну.Vanadium - similarly to chromium stabilizes cementite; and the stronger, the greater its concentration in cast iron. It increases the solubility of carbon in austenite a little less than titanium and shifts the eutectic point towards a lower carbon concentration. Of greatest interest is the increase in the hardness of the eutectoid under the action of vanadium. This makes it possible to use it in complex alloying. The content of nickel in cast iron is in the range of 0.9-1.2 95. Alloying cast iron with nickel contributes to the stabilization of austenite and expands the y - Be region. The effect of nickel on the hardness and wear resistance of cast iron is similar to the effect of manganese. Nickel has a particularly strong effect when its content is up to 395. At small amounts of nickel (up to 1.395), a dendritic structure of cast iron is observed, very large fields of reed-forming eutectoid with inclusions of secondary cementite and fine-structure eutectics. With an increase in the nickel content to 3.43 95, the appearance of an austenitic structure with large needle martensite was noted. With a nickel content below 0.8 95, cast iron is prone to the formation of cracks, a noticeable increase in the corrosion resistance of the matrix. Increasing the nickel content by more than 1.0 95 is impractical, as it leads to an increase in the stability of austenite and, as a result, to a decrease in the hardness and wear resistance of cast iron.
Отже, по впливу на структуру вплив нікелю має деяку аналогію з марганцем: збільшення його вмісту призводить до гальмування дифузійного розпаду аустеніту, появі аустеніто- мартенситної структури, спостерігається схильність до утворення суцільних цементитних полів.Therefore, in terms of its effect on the structure, the influence of nickel has some analogy with manganese: an increase in its content leads to inhibition of the diffusion decay of austenite, the appearance of an austenitic-martensitic structure, and a tendency to the formation of continuous cementite fields.
Присадка міді в чавун сприяє збільшенню його опору ударним навантаженням.Adding copper to cast iron increases its resistance to shock loads.
Максимальна розчинність міді у залізі при температурі 1100 "С складає 10 95. Концентрація міді у твердому розчині зі зниженням температури зменшується і при температурі 700 "С дорівнює 0,35 95. Легуванням міддю можна підвищити твердість та зносостійкість чавуну. Великий ефект можна чекати при введенні міді в сполученні з іншими легуючими елементами (нікелем, хромом, ванадієм).The maximum solubility of copper in iron at a temperature of 1100 "С is 10 95. The concentration of copper in a solid solution decreases with a decrease in temperature and at a temperature of 700 "С it is equal to 0.35 95. Copper alloying can increase the hardness and wear resistance of cast iron. A great effect can be expected when copper is introduced in combination with other alloying elements (nickel, chromium, vanadium).
Рідкісноземельні метали. При виборі модифікаторів для заглушення виділення ледебуриту у чавуні та підвищення властивостей було прийнято до уваги, що відомі модифікатори (церій, лантан, неодим) значною мірою відрізняються один від одного за хімічною активністю, модифікуючим впливом, мають різні температури плавлення, кипіння, теплоти утворення сполук та енергії Гібса. Однозначно встановлено, що, наприклад, церій у вказаних межах сприяє підвищенню дисперсності матриці, зменшенню умовного розміру карбідів, що підвищує зносостійкість. При збільшенні вмісту церію вище верхніх границь виділяється велика кількість неметалевих включень, які зменшують термо- та зносостійкість чавунів. При вмісті нижче за нижні границі церію витрачаються тільки на рафінування розплаву. Комплексне модифікування вказаними модифікаторами (церій, лантан, неодим) призводить до переважного утворенняRare earth metals. When choosing modifiers to suppress the release of ledeburite in cast iron and improve properties, it was taken into account that known modifiers (cerium, lanthanum, neodymium) differ significantly from each other in terms of chemical activity, modifying effect, have different melting and boiling points, heats of formation of compounds and Gibbs energy. It has been unequivocally established that, for example, cerium within the specified limits contributes to an increase in matrix dispersion, a decrease in the conventional size of carbides, which increases wear resistance. When the cerium content increases above the upper limits, a large number of non-metallic inclusions are released, which reduce the thermal and wear resistance of cast iron. If the content is below the lower limits, cerium is spent only on refining the melt. Complex modification with the indicated modifiers (cerium, lanthanum, neodymium) leads to the predominant formation
Се», енергія Гібса котрого значно нижче, ніж у а2О3. Таким чином, ураховуючи вищевикладене, встановили нижні границі вмісту вказаних елементів, що забезпечує заглушення виділення ледебуритної евтектики та перетворення її в пластиноподібну. За нашими даними нижні границі концентрацій модифікаторів повинні бути такими, мас. 95: церій - 0,08, лантан - 0,05, неодим - 0,02. Зменшення концентрацій модифікаторів (будь-якого з вказаних) нижче за границі, що рекомендуються, не дозволяє повністю одержати пластиноподібну евтектику, у структурі присутній ледебурит, який призводить до зниження зносостійкості. Верхні границі концентрацій лантану, церію та неодиму визначали зі ступенем зростання мікротвердості карбідної фази. При концентраціях 0,1 95 церію та 0,03 95 неодиму (в комплексі з 0,06 95 лантану) мікротвердість матриці була максимальною. Подальше збільшення концентрацій вказаних елементів не призводило до підвищення мікротвердості та, як наслідок, зносостійкості. Слід відзначити, що ступінь модифікуючого впливу індивідуальних елементів- модифікаторів, що розглянуто, значною мірою зростає при їх комплексному використанні та у більшості випадків модифікування індивідуальним елементом-модифікатором не дозволяє досягти результатів, що були одержані при комплексному модифікуванні. Механізм такого взаємного впливу у технічній літературі практично не описаний.Se", the Gibbs energy of which is much lower than that of a2O3. Thus, taking into account the above, the lower limits of the content of the specified elements were established, which ensures the suppression of the release of ledeburite eutectic and its transformation into a plate-like one. According to our data, the lower limits of modifier concentrations should be as follows, wt. 95: cerium - 0.08, lanthanum - 0.05, neodymium - 0.02. Decreasing the concentration of modifiers (any of the specified) below the recommended limit does not allow to completely obtain a plate-like eutectic, ledeburite is present in the structure, which leads to a decrease in wear resistance. The upper limits of the concentrations of lanthanum, cerium, and neodymium were determined with the increasing degree of microhardness of the carbide phase. At concentrations of 0.1 95 cerium and 0.03 95 neodymium (combined with 0.06 95 lanthanum), the microhardness of the matrix was maximal. A further increase in the concentrations of the specified elements did not lead to an increase in microhardness and, as a result, wear resistance. It should be noted that the degree of modifying effect of individual modifier elements considered increases significantly with their complex use, and in most cases, modification by an individual modifier element does not allow to achieve the results obtained with complex modification. The mechanism of such mutual influence is practically not described in the technical literature.
Отримання чавуну, згідно з винаходом, здійснюють наступним чином.Production of cast iron, according to the invention, is carried out as follows.
Експериментальні склади чавунів були виплавлені в промислових умовах у відкритій індукційній печі, ємністю 80 кг із основою футеровки тигля. Модифікування здійснювали такимExperimental compositions of cast iron were smelted under industrial conditions in an open induction furnace with a capacity of 80 kg with a crucible lining base. Modifications were made as follows
Зо чином модифікувальні елементи (церій, лантан, неодим) вводили у ківш перед випуском металу у вигляді фероцерієвої лігатури. При температурі 1500-45 С чавун випускали у ківш з необхідною наважкою лігатур та при досягненні температури 1400-1450 "С заливали у просушені при температурі 150-200 "С піщано-глинисті форми. Для виплавки використовували наступні шихтові матеріали: передільний чавун, сталевий лом, ферохром (ФКОО1) - 13 Об, феромарганець (ФМ-60) - 15,5 95, феросиліцій (ФС-70) - 0,9 9о, нікель - 0,95 Об.Thus, modifying elements (cerium, lanthanum, neodymium) were introduced into the ladle before the release of the metal in the form of a ferrocerium ligature. At a temperature of 1500-45 C, cast iron was released into a ladle with the necessary weight of ligatures, and upon reaching a temperature of 1400-1450 "C, it was poured into sand-clay molds dried at a temperature of 150-200 "C. The following charge materials were used for smelting: pig iron, steel scrap, ferrochrome (FKOO1) - 13 Ob, ferromanganese (FM-60) - 15.5 95, ferrosilicon (FS-70) - 0.9 9o, nickel - 0.95 About.
Випробування зносостійкості здійснювали після термічної обробки зразків. Ударну в'язкість зносостійких чавунів визначали на зразках без надрізу за ГОСТ 9454-78 на машині ПСВО - 5 з максимальною енергією удару 294 Дж при нормальній (420 "С) температурі випробувань. Для випробувань на ударно-абразивний знос застосовували механічно оброблені зразки у формі паралелепіпеда, розмірами 10 х 10 х 27 мм. Випробування чавунів запропонованих складів проводили на спеціально сконструйованій установці, принцип дії якої заснований на ударно- абразивному зношуванні випробуваних зразків, що обертаються у горизонтальній площині в абразивному середовищі дробу (сталевий або чавунний). Зразки закріплювали на робочому валу, розташованому вертикально й нагвинченому на вал електродвигуна. Вал зі зразками розташовувався в спеціальній склянці із дробом. Швидкість обертання зразків становила 2850 хв-!. У процесі роботи дріб чинив ударно-абразивний вплив на випробувані зразки. За еталон була прийнята сталь 45 твердістю 190 НС. Відносну ударно-абразивну зносостійкість визначали відповідно до ГОСТ 27674-88.Wear resistance tests were carried out after heat treatment of the samples. The impact toughness of wear-resistant cast irons was determined on samples without a notch according to GOST 9454-78 on a PSVO - 5 machine with a maximum impact energy of 294 J at a normal (420 "С) test temperature. For tests on impact-abrasive wear, mechanically processed samples in the form of parallelepiped, with dimensions of 10 x 10 x 27 mm. Cast irons of the proposed compositions were tested on a specially designed unit, the principle of which is based on the impact-abrasive wear of the tested samples rotating in a horizontal plane in the abrasive environment of shot (steel or cast iron). The samples were fixed on working shaft, located vertically and screwed onto the shaft of the electric motor. The shaft with the samples was located in a special glass with shot. The speed of rotation of the samples was 2850 min-!. During the work, the shot exerted an impact-abrasive effect on the tested samples. Steel 45 hardness was taken as the standard 190 NS The relative shock-abrasive wear resistance was determined by bottom to GOST 27674-88.
Порівняння властивостей зносостійких чавунів різних складів показує, що зносостійкість в умовах ударно-абразивного зношування в дробі пропонованого чавуну оптимального складу перевершує зносостійкість відомих в З рази, що дозволяє підвищити термін служби виготовлених з нього деталей. Ефективність запропонованого винаходу полягає в підвищенні якості зносостійкого чавуну, економії металу за рахунок збільшення експлуатаційної довговічності.A comparison of the properties of wear-resistant cast irons of different compositions shows that the wear resistance in the conditions of shock-abrasive wear in the fraction of the proposed cast iron of the optimal composition exceeds the wear resistance of the known ones by 3 times, which allows to increase the service life of the parts made of it. The effectiveness of the proposed invention consists in improving the quality of wear-resistant cast iron, saving metal due to increased operational durability.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202006334A UA123427C2 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | WEAR-RESISTANT CAST IRON |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| UAU202006334A UA123427C2 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | WEAR-RESISTANT CAST IRON |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| UA123427C2 true UA123427C2 (en) | 2021-03-31 |
Family
ID=75338659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| UAU202006334A UA123427C2 (en) | 2020-09-30 | 2020-09-30 | WEAR-RESISTANT CAST IRON |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| UA (1) | UA123427C2 (en) |
-
2020
- 2020-09-30 UA UAU202006334A patent/UA123427C2/en unknown
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100584982C (en) | Boron-containing high-chromium abrasion-proof cast iron and preparation method thereof | |
| CN108950432B (en) | Manufacturing method of high-strength and high-toughness low-alloy wear-resistant steel | |
| Kopyciński et al. | Analysis of the structure and abrasive wear resistance of white cast iron with precipitates of carbides | |
| CN105838987B (en) | A kind of preparation method of bucket tooth high-obdurability low-alloy abrasion-resistant stee | |
| US6908589B2 (en) | High manganese cast iron containing spheroidal vanadium carbide and method for making therof | |
| Bedolla-Jacuinde | Niobium in cast irons | |
| JP4656007B2 (en) | Method of processing molten iron by adding Nd and Ca | |
| UA123427C2 (en) | WEAR-RESISTANT CAST IRON | |
| SU1310451A1 (en) | Cast iron | |
| UA145052U (en) | WEAR-RESISTANT CAST IRON | |
| SU1724716A1 (en) | Cast iron for metallic forms | |
| RU2250268C1 (en) | Method of production of ingots made out of mottled cast iron with austenitic-bainite structure | |
| SU1096300A1 (en) | Cast iron | |
| SU1219665A1 (en) | Charge for melting | |
| SU1444388A1 (en) | Cast iron | |
| Hartung et al. | What is an inoculant and what does it do | |
| JP2002275575A (en) | High strength spheroidal graphite cast iron and production method therefor | |
| SU1611974A1 (en) | Wear-resistant alloy | |
| RU2037551C1 (en) | Pig iron | |
| SU1747531A1 (en) | Tool alloy | |
| SU1700090A1 (en) | Wear resisting cast steel | |
| SU1723180A1 (en) | Cast iron | |
| RU2288294C2 (en) | Cast wear-resistant steel for large parts of mining and smelting processes | |
| RU2137859C1 (en) | Wear-resistant steel | |
| RU1803461C (en) | Wear-resistant cast iron |