RU2234553C1 - Износостойкий чугун - Google Patents
Износостойкий чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2234553C1 RU2234553C1 RU2003110513/02A RU2003110513A RU2234553C1 RU 2234553 C1 RU2234553 C1 RU 2234553C1 RU 2003110513/02 A RU2003110513/02 A RU 2003110513/02A RU 2003110513 A RU2003110513 A RU 2003110513A RU 2234553 C1 RU2234553 C1 RU 2234553C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- abrasion
- iron
- wear
- resistant cast
- Prior art date
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title abstract description 27
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title abstract 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 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 abstract description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 5
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 4
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 abstract description 10
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 abstract description 5
- 239000010439 graphite Substances 0.000 abstract description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- -1 0.05-0.20 Chemical compound 0.000 abstract 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract 1
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 9
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 4
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N methanidylidynevanadium(1+) Chemical class [V+]#[C-] ZLANVVMKMCTKMT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 2
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 2
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001268 Ferrocerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005058 metal casting Methods 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 1
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Abstract
Изобретение относится к литейному производству, в частности к износостойким чугунам. Может использоваться для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся абразивному и гидроабразивному износу. Предложен износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий, мас.%: углерод 3,2-4,0; кремний 1,4-2,5; марганец 0,4-1,2; хром 7,0-10,0; никель 2,5-5,5; бор 0,2-0,4; ванадий 0,6-1,0; алюминий 0,05-0,15; церий 0,05-0,20; магний 0,03-0,12; кальций 0,05-0,20; железо - остальное. Техническим результатом является повышение прочности, твердости, стойкости в условиях ударно-абразивного износа при сохранении высоких показателей литейных свойств. 1 табл.
Description
Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся абразивному и гидроабразивному износу, например, деталей рудо- и углеразмольного оборудования, шламовых насосов, пульпопроводов и т.п.
Известен износостойкий чугун, содержащий (мас.%): углерод - 3-3,7, кремний - 0,5-3; марганец - 0,2-1,5; хром - 6,8-15; никель - 4-8; фосфор - до 0,4; сера - до 0,15; железо - остальное (см. патент США №2662011, кл. 75-128, 1953).
Недостатками этого чугуна являются: большая линейная усадка, высокие значения модуля упругости и коэффициента линейного расширения. В связи с этим в процессе затвердевания и охлаждения в отливках возникают большие остаточные литейные напряжения, которые не позволяют применить этот чугун для изготовления металлических отливок из разнородных материалов, так как при затвердевании износостойкого слоя из известного чугуна из-за высоких термических напряжений возникают трещины, приводящие к разрушению износостойкого слоя и получению некачественных биметаллических отливок.
В качестве наиболее близкого аналога выбран износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий, мас.%: углерод - 3,6-3,8, кремний - 1,6-2,1, марганец - 0,5-0,7, никель - 0,8-1,2, молибден - 0,5-0,6, хром - 0,2-0,4, церий - 0,10-0,16, медь - 0,15-0,30 и железо (а.с. СССР 1560605, МПК С 22 С 37/00, опубл.30.04.1990).
Однако этот известный чугун с шаровидным графитом в литом состоянии не обеспечивает необходимую стойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания. Требуемые свойства известного чугуна обеспечиваются только после сложной термической обработки (изотермической закалки).
Техническим результатом является повышение прочности, твердости и стойкости чугуна по сравнению с известным чугуном в условиях ударно-абразивного изнашивания и сохранение высоких показателей литейных свойств, получение мелкозернистой структуры металлической основы и карбидной фазы при небольшом количестве остаточного аустенита и шаровидного графита.
Для достижения технического результата износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, церий и железо, согласно изобретению дополнительно содержит бор, алюминий, магний, кальций и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 3,2-4,0
Кремний 1,4-2,5
Марганец 0,4-1,2
Хром 7,0-10,0
Никель 2,5-5,5
Бор 0,2-0,4
Ванадий 0,6-1,0
Алюминий 0,05-0,15
Церий 0,05-0,20
Магний 0,03-0,12
Кальций 0,05-0,20
Железо Остальное
Предложенный состав чугуна обеспечивает в литом состоянии получение мелкозернистой структуры металлической основы и карбидной фазы при небольшом количестве остаточного аустенита и шаровидного графита. В результате повышается прочность, твердость и стойкость чугуна в условиях ударно-абразивного изнашивания и сохраняются высокие показатели литейных свойств.
Введение в состав предложенного чугуна бора позволяет увеличить долю карбидной эвтектики тонкого строения. Введение бора менее 0,2% не обеспечивает выделения в достаточном количестве карбидной фазы в виде эвтектики тонкого строения, что снижает твердость чугуна; увеличение содержания бора свыше 0,4% вызывает выделение крупных заэвтектических карбидов, что снижает прочностные характеристики металла.
Добавка в состав предложенного чугуна ванадия способствует обеднению аустенита углеродом за счет образования карбидов ванадия, благодаря чему повышается температура мартенситного превращения, часть остаточного аустенита превращается в аустенит, при этом доля остаточного аустенита снижается и соответственно повышается прочность, твердость и износостойкость чугуна.
Введение в состав чугуна ванадия менее 0,6% не обеспечивает выделения достаточного количества карбидов ванадия, не изменяет долю остаточного аустенита, в результате чего не повышается твердость чугуна. Увеличение количества ванадия свыше 1% препятствует образованию свободного углерода в виде шаровидных включений графита и повышает склонность чугуна к трещинообразованию.
Выплавка износостойкого чугуна предложенного состава осуществляется следующим образом.
Плавку чугуна проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, хром и ванадий вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1450-1500°С на зеркало расплава вводят кремний и марганец в виде 75%-ного ферросилиция и 60%-ного ферромарганца. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий и бор в виде ферроцерия и ферробора вводят на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи.
Химический состав, структура, механические свойства и относительная износостойкость предложенного чугуна приведены в таблице.
Из данных таблицы видно, что предлагаемый чугун, за счет более высокой прочности (850-1050 МПа) и твердости (60-63 HRC), а также за счет меньшего количества остаточного аустенита (10-15%) имеет более высокую износостойкость, чем прототип.
Временное сопротивление чугуна при изгибе (σизг) определяли на цилиндрических образцах (⌀25×200 мм), отлитых в кварцевые трубки, заформованные в песчано-глинистой смеси.
Износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов после проведения 12 циклов испытания длительностью 25 мин каждый. Испытания на ударно-абразивный износ проводили на лабораторной планетарной мельнице конструкции ЦНИИТМАШ. В качестве абразива использовали кварцевый песок определенной зернистости. За эталон принимали износ образцов, изготовленных из стали 20.
По сравнению с прототипом чугун предложенного состава обладает низкой склонностью к трещинообразованию и может быть использован для изготовления как монометаллических, так и биметаллических износостойких деталей.
Применение предлагаемого износостойкого чугуна для отливок, например, бандажей и мелющих элементов среднеходных углеразмольных мельниц позволяет исключить брак литья по горячим трещинам и существенно (на 50-80%) увеличить срок службы деталей в эксплуатации в условиях ударно-абразивного изнашивания.
Результаты даны в таблице.
Claims (1)
- Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, церий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит бор, алюминий, магний, кальций и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод 3,2 - 4,0Кремний 1,4 - 2,5Марганец 0,4 - 1,2Хром 7,0 - 10,0Никель 2,5 - 5,5Бор 0,2 - 0,4Ванадий 0,6 - 1,0Алюминий 0,05 - 0,15Церий 0,05 - 0,20Магний 0,03 - 0,12Кальций 0,05 - 0,20Железо Остальное
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110513/02A RU2234553C1 (ru) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Износостойкий чугун |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2003110513/02A RU2234553C1 (ru) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Износостойкий чугун |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2234553C1 true RU2234553C1 (ru) | 2004-08-20 |
| RU2003110513A RU2003110513A (ru) | 2004-12-27 |
Family
ID=33414294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2003110513/02A RU2234553C1 (ru) | 2003-04-14 | 2003-04-14 | Износостойкий чугун |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2234553C1 (ru) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445388C1 (ru) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
| RU2445389C1 (ru) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
| RU2451099C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Износостойкий чугун |
| RU2462527C1 (ru) * | 2011-09-30 | 2012-09-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2556176C1 (ru) * | 2014-05-05 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения лигатуры никель-редкоземельный металл |
| CN104831157A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 安徽省宁国市宁沪钢球有限公司 | 一种耐磨高铬铸球及其制备工艺 |
| RU2562554C1 (ru) * | 2014-05-08 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Алтайский сталелитейный завод" | Чугун |
-
2003
- 2003-04-14 RU RU2003110513/02A patent/RU2234553C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2445388C1 (ru) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
| RU2445389C1 (ru) * | 2010-12-17 | 2012-03-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" ОАО НПО "ЦНИИТМАШ" | Износостойкий чугун |
| RU2451099C1 (ru) * | 2011-06-06 | 2012-05-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") | Износостойкий чугун |
| RU2462527C1 (ru) * | 2011-09-30 | 2012-09-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
| RU2556176C1 (ru) * | 2014-05-05 | 2015-07-10 | Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт авиационных материалов" (ФГУП "ВИАМ") | Способ получения лигатуры никель-редкоземельный металл |
| RU2562554C1 (ru) * | 2014-05-08 | 2015-09-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Алтайский сталелитейный завод" | Чугун |
| CN104831157A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-08-12 | 安徽省宁国市宁沪钢球有限公司 | 一种耐磨高铬铸球及其制备工艺 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2419666C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| Kopyciński et al. | Analysis of the structure and abrasive wear resistance of white cast iron with precipitates of carbides | |
| RU2384641C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2234553C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2395366C1 (ru) | Способ получения отливок из легированного чугуна | |
| CN103484777B (zh) | 奥氏体锰钢及其制备方法 | |
| RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| Kopyciński | Inoculation of chromium white cast iron | |
| JP2001220640A (ja) | 球状黒鉛鋳鉄とその製造方法及びその球状黒鉛鋳鉄からなるクランクシャフト | |
| RU2318903C1 (ru) | Чугун с вермикулярным графитом | |
| RU2445389C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| CN105132790A (zh) | 一种含钒碳化物奥铁体球墨铸铁及制备方法 | |
| CN115261713A (zh) | 一种高硬高韧耐磨高铬铸铁的制备方法 | |
| Gumienny et al. | Copper in ausferritic compacted graphite iron | |
| Lubyanoi et al. | Application of alloyed cast iron to increase the durability of products of the mining and metallurgical industry | |
| RU2109837C1 (ru) | Сплав на основе системы железо-углерод для изготовления износостойких литых изделий и способ его получения | |
| CN112126845A (zh) | 汽车转向器壳体qt500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法 | |
| RU2602587C1 (ru) | Аустенитный чугун с шаровидным графитом | |
| RU2765474C1 (ru) | Способ получения износостойких высокопрочных отливок из чугуна | |
| RU2037551C1 (ru) | Чугун | |
| RU2147044C1 (ru) | Литой твердый сплав | |
| SU1435648A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
| RU2627316C1 (ru) | Износостойкий чугун с шаровидным графитом | |
| SU1678890A1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| SU1763506A1 (ru) | Износостойкий чугун |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080415 |