RU2640368C1 - Master alloy for refining and modifying chromium cast irons - Google Patents
Master alloy for refining and modifying chromium cast irons Download PDFInfo
- Publication number
- RU2640368C1 RU2640368C1 RU2017108441A RU2017108441A RU2640368C1 RU 2640368 C1 RU2640368 C1 RU 2640368C1 RU 2017108441 A RU2017108441 A RU 2017108441A RU 2017108441 A RU2017108441 A RU 2017108441A RU 2640368 C1 RU2640368 C1 RU 2640368C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ligature
- master alloy
- iron
- chromium cast
- nickel
- Prior art date
Links
Landscapes
- Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к составам лигатур для рафинирования и модифицирования хромистых чугунов, применяемых для изготовления износостойких рабочих деталей гидронасосов, которые используют в горнорудной и металлургической промышленности для перекачки гидроабразивных смесей в виде пульпы, в том числе радиоактивных.The invention relates to metallurgy and foundry, in particular to compositions of ligatures for refining and modifying chrome cast iron, used for the manufacture of wear-resistant working parts of hydraulic pumps, which are used in the mining and metallurgical industries for pumping waterjet mixtures in the form of pulp, including radioactive.
Известна лигатура, которая содержит углерод, медь, кремний, алюминий, хром, марганец, титан, никель и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 2,0-4,0; медь 5,0-40,0; кремний 2,0-5,0; алюминий 0,05-1,5; хром 0,15-2,0; марганец 0,20-0,5; титан 0,5-1,0; никель 0,25-1,0; железо - остальное (RU 2017853, С22С 35/00, опубликовано 15.08.1994).Known ligature, which contains carbon, copper, silicon, aluminum, chromium, manganese, titanium, nickel and iron in the following ratio, wt. %: carbon 2.0-4.0; copper 5.0-40.0; silicon 2.0-5.0; aluminum 0.05-1.5; chrome 0.15-2.0; manganese 0.20-0.5; titanium 0.5-1.0; nickel 0.25-1.0; iron - the rest (RU 2017853, C22C 35/00, published August 15, 1994).
Наиболее близкой по технической сущности, достигаемому техническому результату и выбранным в качестве прототипа является лигатура для хромистых чугунов, содержащая титан, кремний, алюминий, бор, углерод и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: титан 43,5; кремний 13,5; алюминий 20,0; бор 3,0; углерод 1,2; железо – остальное (Колокольцев В.М., Шевченко А.В., Шатохин И.М., Гольцов А.С. Повышение эксплуатационной стойкости отливок из чугуна ИЧХ28Н2 путем модифицирования его расплава комплексной лигатурой на основе титана и бора, Литейщик России, 15.08.2010, № 8, с. 9-12).The closest in technical essence, the achieved technical result and selected as a prototype is a ligature for chromium cast iron containing titanium, silicon, aluminum, boron, carbon and iron in the following ratio of components, wt. %: titanium 43.5; silicon 13.5; aluminum 20.0; boron 3.0; carbon 1,2; iron - the rest (Kolokoltsev V.M., Shevchenko A.V., Shatokhin I.M., Goltsov A.S. Improving the service life of iron castings IChKh28N2 by modifying its melt with a complex ligature based on titanium and boron, Russian Foundry, 15.08 .2010, No. 8, pp. 9-12).
Недостатком известных лигатур является невозможность их использования для получения радиационно-стойких хромистых чугунов, используемых для изготовления отливок изделий (насосов) для перекачивания гидроабразивных смесей, в том числе радиоактивных, поскольку в составе лигатуры отсутствуют элементы, обеспечивающие радиационную стойкость и стабильность механических характеристик чугуна.A disadvantage of the known ligatures is the impossibility of using them to obtain radiation-resistant chromium cast irons used for the manufacture of castings of products (pumps) for pumping hydroabrasive mixtures, including radioactive ones, since there are no elements in the ligature that ensure radiation resistance and stability of the mechanical characteristics of cast iron.
Задачей и техническим результатом изобретения является создание состава лигатуры, позволяющей получать хромистые чугуны с повышенной радиационной стойкостью и стабильностью прочностных характеристик при воздействии радиоактивных гидроабразивных смесей.The objective and technical result of the invention is to create a composition of the ligature, which allows to obtain chromium cast irons with high radiation resistance and stability of strength characteristics when exposed to radioactive hydroabrasive mixtures.
Технический результат достигается тем, что лигатура для рафинирования и модифицирования хромистых чугунов содержит титан, кремний, алюминий, бор, углерод, ванадий, церий, марганец, самарий, никель, кальций и железо при следующем соотношении компонентов, мас. %: титан 8-12; кремний 8-12; алюминий 4,5-5,5; бор 2,8-3,5; углерод 1,0-1,2; ванадий 8-12; церий 1,8-2,2; марганец 10-12; самарий 10-12; никель 28-32; кальций 0,5-1,5; железо - остальное.The technical result is achieved in that the ligature for refining and modifying chromium cast irons contains titanium, silicon, aluminum, boron, carbon, vanadium, cerium, manganese, samarium, nickel, calcium and iron in the following ratio of components, wt. %: titanium 8-12; silicon 8-12; aluminum 4.5-5.5; boron 2.8-3.5; carbon 1.0-1.2; vanadium 8-12; cerium 1.8-2.2; manganese 10-12; samarium 10-12; nickel 28-32; calcium 0.5-1.5; iron is the rest.
Ванадий вводят в состав лигатуры в количестве 8-12% для повышения твердости и износостойкости чугуна за счет образования устойчивых и твердых карбидов VC и дополнительных центров кристаллизации, которые способствуют измельчению структуры. При содержании ванадия в лигатуре менее 8% он не оказывает влияния на структуру и свойства чугуна. При содержании ванадия в лигатуре более 12% его содержание в карбидах хрома растет, а содержание хрома, наоборот, снижается. В результате чего твердость карбидов понижается и, соответственно, износостойкость чугуна в условиях радиационного воздействия.Vanadium is introduced into the composition of the ligature in an amount of 8-12% to increase the hardness and wear resistance of cast iron due to the formation of stable and solid VC carbides and additional crystallization centers that contribute to the refinement of the structure. When the content of vanadium in the ligature is less than 8%, it does not affect the structure and properties of cast iron. When the content of vanadium in the ligature is more than 12%, its content in chromium carbides increases, and the chromium content, on the contrary, decreases. As a result, the carbide hardness decreases and, accordingly, the wear resistance of cast iron under radiation exposure.
Церий вводят в состав лигатуры в количестве 1,8-2.2% для модифицирования хромистых чугунов с целью очищения расплава от газов и серы, снижающих радиационную стойкость чугуна после модифицирования. При содержании церия в лигатуре менее 1,8% он не очищает расплав от газов и неметаллических включений. Содержание церия в лигатуре более 2,2% ведет к образованию сложных включений эвтектического типа, которые ухудшают свойства чугуна.Cerium is introduced into the composition of the ligature in an amount of 1.8-2.2% for the modification of chromium cast irons in order to purify the melt of gases and sulfur, which reduce the radiation resistance of cast iron after modification. When the cerium content in the ligature is less than 1.8%, it does not clear the melt of gases and non-metallic inclusions. The cerium content in the ligature of more than 2.2% leads to the formation of complex eutectic-type inclusions that degrade the properties of cast iron.
Марганец вводят в состав лигатуры в количестве 10-12% для стабилизации аустенита во всех температурных зонах превращения. При содержании марганца в лигатуре менее 10% создаются условия для образования перлита, который имеет низкую твердость. При содержании марганца в лигатуре более 12% содержание углерода в аустените возрастает, в результате чего снижается количество карбидов и возрастает доля остаточного аустенита. Это способствует снижению твердости хромистого чугуна.Manganese is introduced into the ligature in an amount of 10-12% to stabilize austenite in all temperature zones of transformation. When the manganese content in the ligature is less than 10%, conditions are created for the formation of perlite, which has a low hardness. When the manganese content in the ligature is more than 12%, the carbon content in austenite increases, as a result of which the amount of carbides decreases and the proportion of residual austenite increases. This helps to reduce the hardness of chrome cast iron.
Кальций вводят в состав лигатуры в количестве 0,5-1,5% для рафинирования чугуна с целью уменьшения в нем количества неметаллических включений и устранения дендритной кристаллизации аустенита. При содержании кальция в лигатуре менее 0,5% он не очищает расплав от неметаллических включений. При содержании в лигатуре кальция более 1,5% он снижает износостойкость за счет огрубления структуры и образования шлака.Calcium is introduced into the composition of the ligature in an amount of 0.5-1.5% for the refinement of cast iron in order to reduce the number of non-metallic inclusions in it and eliminate dendritic crystallization of austenite. When the calcium content in the ligature is less than 0.5%, it does not clean the melt from non-metallic inclusions. When the content in the ligature of calcium is more than 1.5%, it reduces wear resistance due to coarsening of the structure and the formation of slag.
Самарий вводят в состав лигатуры в количестве 10-12% для повышения устойчивости хромистого чугуна к воздействию радиации за счет поглощению радиационного излучения. При содержании самария в лигатуре менее 10% мало влияет на повышение радиационной стойкости хромистого чугуна. При содержании самария в лигатуре более 12% дальнейшее повышение захвата тепловых нейтронов не происходит и становится экономически нецелесообразным его применение в таком количестве.Samarium is introduced into the composition of the ligature in an amount of 10-12% to increase the stability of chromium cast iron to radiation due to the absorption of radiation. When the samarium content in the ligature is less than 10%, it has little effect on increasing the radiation resistance of chrome cast iron. When the samarium content in the ligature is more than 12%, a further increase in the capture of thermal neutrons does not occur and its use in such an amount becomes economically inexpedient.
Никель вводят в состав лигатуры в количестве 28-32% для повышения твердости хромистого чугуна. При содержании никеля в лигатуре менее 28%) создаются условия для образования перлита, обладающего низкой твердостью. При содержании никеля в лигатуре более 32% возрастает доля остаточного аустенита, который также имеет низкую твердость.Nickel is introduced into the composition of the ligature in an amount of 28-32% to increase the hardness of chromium cast iron. When the nickel content in the ligature is less than 28%), conditions are created for the formation of perlite with low hardness. When the nickel content in the ligature is more than 32%, the proportion of residual austenite increases, which also has low hardness.
Лигатуру выплавляли в индукционной печи. Компоненты лигатуры вводили в печь в следующей последовательности: в тигле печи расплавляют металлический никель и алюминий. В жидкую ванну при 1500°С вводили силикокальций, углеродистый ферромарганец, ферросилиций, ферротитан, ферробор, феррованадий, ферроцерий, самарий. Ванну выдерживают в течение 3-5 мин и после перемешивания и окончательного растворения всех компонентов расплавленную лигатуру разливают по изложницам.The ligature was smelted in an induction furnace. The ligature components were introduced into the furnace in the following sequence: metallic nickel and aluminum are melted in the crucible of the furnace. Silicocalcium, carbon ferromanganese, ferrosilicon, ferrotitanium, ferroboron, ferrovanadium, ferrocerium, and samarium were introduced into the liquid bath at 1500 ° C. The bath is kept for 3-5 minutes and after mixing and the final dissolution of all components, the molten ligature is poured into the molds.
Лигатуру по изобретению использовали для выплавки высокохромистого белого чугуна, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, вольфрам, молибден, титан, ванадий, алюминий, бор, ниобий, самарий, церий, кальций и железо.The master alloy according to the invention was used for smelting high-chromium white cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, nickel, tungsten, molybdenum, titanium, vanadium, aluminum, boron, niobium, samarium, cerium, calcium and iron.
В таблице приведены составы известной (прототип) и предложенной лигатур, а также радиационная стойкость высокохромистого чугуна, полученного с использованием известной лигатуры и лигатуры по изобретению, выраженная величиной поперечного сечение захвата тепловых нейтронов. Сравнительные исследования чугунов показали, что использование лигатуры по изобретению повышает в 1,2-1,3 раза прочностные характеристики чугуна, в 5,7 раза радиационную стойкость и обеспечивает стабильность служебных характеристик хромистого чугуна при гидроабразивном износе.The table shows the compositions of the known (prototype) and the proposed ligatures, as well as the radiation resistance of high-chromium cast iron obtained using the known ligature and ligature according to the invention, expressed by the value of the thermal neutron capture cross section. Comparative studies of cast irons showed that the use of the ligature according to the invention increases the strength characteristics of cast iron by 1.2-1.3 times, the radiation resistance by 5.7 times and ensures the stability of the service characteristics of chrome cast iron during waterjet wear.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108441A RU2640368C1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Master alloy for refining and modifying chromium cast irons |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2017108441A RU2640368C1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Master alloy for refining and modifying chromium cast irons |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2640368C1 true RU2640368C1 (en) | 2017-12-28 |
Family
ID=60965395
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017108441A RU2640368C1 (en) | 2017-03-14 | 2017-03-14 | Master alloy for refining and modifying chromium cast irons |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2640368C1 (en) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3844844A (en) * | 1972-03-06 | 1974-10-29 | Pacific Metals Co Ltd | High toughness iron balls and process of making the same |
SU737489A1 (en) * | 1978-10-23 | 1980-05-30 | Институт Проблем Литья Ан Украинской Сср | Master alloy |
GB2153846A (en) * | 1984-02-04 | 1985-08-29 | Sheepbridge Equipment Limited | Cast iron alloy for grinding media |
SU1691419A1 (en) * | 1989-06-06 | 1991-11-15 | Дизельный завод "Двигатель революции" | Cast iron |
RU2017853C1 (en) * | 1992-06-08 | 1994-08-15 | Акционерное общество "Руслич" | Master alloy |
-
2017
- 2017-03-14 RU RU2017108441A patent/RU2640368C1/en active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3844844A (en) * | 1972-03-06 | 1974-10-29 | Pacific Metals Co Ltd | High toughness iron balls and process of making the same |
SU737489A1 (en) * | 1978-10-23 | 1980-05-30 | Институт Проблем Литья Ан Украинской Сср | Master alloy |
GB2153846A (en) * | 1984-02-04 | 1985-08-29 | Sheepbridge Equipment Limited | Cast iron alloy for grinding media |
SU1691419A1 (en) * | 1989-06-06 | 1991-11-15 | Дизельный завод "Двигатель революции" | Cast iron |
RU2017853C1 (en) * | 1992-06-08 | 1994-08-15 | Акционерное общество "Руслич" | Master alloy |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Колокольцев В.М. и др. Повышение эксплуатационной стойкости отливок из чугуна ИЧХ28Н2 путем модифицирования его расплава комплексной лигатурой на основе титана и бора. Журнал "Литейщик России" N8, Металлург, 2010, с.9-12. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20240093337A1 (en) | Non-magnesium process to produce compacted graphite iron (cgi) | |
CN103789600A (en) | Hypereutectic high-chromium iron preparation method | |
RU2640368C1 (en) | Master alloy for refining and modifying chromium cast irons | |
RU2465362C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2401316C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2416660C1 (en) | Wear resistant iron | |
Bihari et al. | Effect on the mechanical properties of gray cast iron with variation of copper and molybdenum as alloying elements | |
CN104451370A (en) | Vanadium-containing hypereutectic high-chromium cast iron and preparation method thereof | |
JP6593111B2 (en) | Zr-containing forging steel | |
RU2640367C1 (en) | White wear-resistant cast iron | |
RU2562554C1 (en) | Cast iron | |
RU2615409C2 (en) | High-strength antifriction cast iron | |
CN115747628B (en) | Solid solution reinforced austenitic matrix graphite steel section bar and preparation method thereof | |
SU1348381A1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2450076C1 (en) | Grey perlite cast iron | |
SU821522A1 (en) | Master alloy | |
RU2138576C1 (en) | cast iron | |
RU2448183C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
RU2733940C1 (en) | Iron | |
RU2627316C1 (en) | Wear-resistant cast iron with spherical graphite | |
SU894012A1 (en) | Steel | |
RU2715931C1 (en) | High-strength cold-resistant cast iron with spherical graphite | |
SU1027266A1 (en) | Cast iron | |
SU1366548A1 (en) | Cast iron | |
SU711144A1 (en) | Alloy for cast iron |