[go: up one dir, main page]

RU2640368C1 - Master alloy for refining and modifying chromium cast irons - Google Patents

Master alloy for refining and modifying chromium cast irons Download PDF

Info

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
Application number
RU2017108441A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Николай Сафонович Гущин
Фейзула Алибала оглы Нуралиев
Original Assignee
Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
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 Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ" filed Critical Акционерное общество "Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" АО "НПО "ЦНИИТМАШ"
Priority to RU2017108441A priority Critical patent/RU2640368C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2640368C1 publication Critical patent/RU2640368C1/en

Links

Landscapes

  • Analysing Materials By The Use Of Radiation (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: master alloy contains, wt %: titanium 8-12; silicon 8-12; aluminium 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; the rest is iron.
EFFECT: invention makes it possible to create master alloy for chromium cast irons with increased radiation resistance and stability of strength characteristics under exposure to radioactive hydroabrasive mixtures.
1 tbl

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.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (2)

Лигатура для рафинирования и модифицирования хромистых чугунов, содержащая титан, кремний, алюминий, бор, углерод и железо, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит ванадий, церий, марганец, самарий, никель и кальций при следующем соотношении компонентов, мас. %: Ligature for the refinement and modification of chromium cast irons, containing titanium, silicon, aluminum, boron, carbon and iron, characterized in that it additionally contains vanadium, cerium, manganese, samarium, nickel and calcium in the following ratio of components, wt. %: титанtitanium 8-128-12 кремнийsilicon 8-128-12 алюминийaluminum 4,5-5,54,5-5,5 борboron 2,8-3,52.8-3.5 углеродcarbon 1,0-1,21.0-1.2 ванадийvanadium 8-128-12 церийcerium 1,8-2,21.8-2.2 марганецmanganese 10-1210-12 самарийsamarium 10-1210-12 никельnickel 28-3228-32 кальцийcalcium 0,5-1,50.5-1.5 железоiron остальноеrest
RU2017108441A 2017-03-14 2017-03-14 Master alloy for refining and modifying chromium cast irons RU2640368C1 (en)

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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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