Износостойкий чугун

 

Союз Советских.Социалистических

Республнк

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ CS ЕЯЛЬСТВУ оц831851

Ф

4 (61) Дополнительное ы ввт. свмд-ву— (22) Заявлено 05.1179 (21) 2835882/22-02 с присоединением заявки N9 (23} Приоритет (51)М. Кл.з

С 22 С 37/10

Государственный комитет

СССР ао делам изобретений н открытий

Опубликовано 2105.81. бюллетень Н9 19 (5З) У@К 669. 13-018. . 256 (088. 8) Дата опубликования описания 2 305.81 (722 Авторы изобретения

Б.Н. Богомолов, B П,Ткаченко, В.A

A.М.макаркова, Е. П, Паниченко, А. П. О

Е.Н.Мухин, В К. Ткаченко, A. Я. Голо (71) Заявитель

Государственный всесоюзный научно институт цементной промышле (54) ИЗНОСОСТОЙКИЧ ЧУГУН

2,6-3,6

1,0-2,0

О, 5-.1, О

0,2-1,0

0,1-0,25

0,15-0,4

Изобретение относится к иэносостойким чугунам с повышенной удароустойчивостью, предназначенным для изготовления деталей, работающих в условиях абразивного износа с удар ными нагрузками, например мелющих ци- линдров для измельчения различных материалов в трубных мельницах.

Известен иэносостойкий чугун следующего химического состава, вес.Ъ;

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,8-2,3

Марганец 0 5-1,2

Хром 0,05-0,25

Никель 0i 1-0, 3

Медь 0,1-0,4

Ванадий 0,1-0,4

Фосфор О, 1-0,5

Молибден 0,1-0,9

Железо Остальное

Этот чугун относится к чугунам с особыми физико-механическими свойствами и применяется в различных областях машиностроения (1).

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун (2) следующего химического состава, вес. Ъ|

Углерод 2,6-3,6

Кремний 1,3-2,8

Марганец 0, 3-1,0

Хром О, 2-1,0

Титан 0,05-0,4

Ванадий О, 10-0,25

Алюминий О, 10-0, 30

Железо Остальное

Однако для известного чугуна характерна недостаточная технологичность и низкая сопротивляемость удар- ным нагрузкам, приводящим, соответственно, к затруднениям в получении годных иэделий, в процессе отливки и к хрупкому разрушению во время эксплуатации °

Цель изобретения — повышение удароустойчивости и технологических .:свойств чугуна.

Указанная цель достигается тем., что чугун, содержащий углерод, крем2О ний, марганец, хром, ванадий, титан, алюминий и железо, дополнительно содержит редкоземельные металлы, кальций и медь при следующем соотношении компонентов, вес. Ъ:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Ванадий

Титан

ЕЗ1В51

Алюмлний О,1-0,З

Редкоземельные металлы (РЗМ) 0,02-0 15

Кальций 0,0З-O,Ç

Медь 0,6-1,4

Железо Остальное

При этом предпочтительно, чтобы суммарное содержание углерода и кремния находилось в пределах 3,7-5,6Ъ.

Для получения предлагаемого химического состава в индукционной печи

ЛПЗ-2-67 были выплавлены чугуны на граничные и средние пределы легирования всех легирующих компонентов.

Химические составы, значения удароустойчиности и результаты испытаний жидкотекучески чугунов при темпе- 5 ратуре выпуска 1390-1400 С приведены в таблице.

Как видно из таблицы, технологические свойства и удароустойчивость предла ",.аемого чугуна существенно вы- 20 ше, чем известного. Это объясняется тем, что введение в известный чугун резксземельных металлов в пределах

0,04-0,15% способствует мелкодисперс.ному равномерному распределению н нем структурных составляющих — перлита и цементита. Кроме того, введение РЗМ в указанных пределах:характеризуется полным устранением междендритного графита, снижающего прочность ЗО чугуна, способствует его раскислению, счищая границы зерен от окислов, способствуя тем самым как повышению жидкотекучести так и прочности чугу" на. Присадки,РЗМ, как инокулирующих элементов, одновременно влияют на рост дополнительных центров кристал- лизации, измельчая зерно и пр" вуя развитию зон транскристаллизации, что также положительно влияет на прочностные характеристики чугуна.Об- 4() щеизвестно рафнирующее действие редкоземельных металлов.

Введение в известный чугун P3N в количествах менее 0,023 существенного влияния на повышение технологи ческих и прочностных свойств чугуна не оказывает, а содержание РЗМ выше

0,15% нецелесообр«-зно, так как приводит к значительному удорожанию чу гуна без заметного повышения его 50 свойств.

Введение кальция обусловлено.тем, что он, как и редкоземельные металлы, при температурах металлургических- процессов имеет большое средство к .кислороду и сере. Окислы и суль-. фиды кальция весьма тугоплавки (17002600 С) и всплывают на поверхность расплава н шлак. Чугун, модифициро+ ванный кальцием, содержит по сравнению с известным значительно меньше 60 газов,. серы, неметаллических включений. Особенно важно влияние кальция, на перераспределение включений с очищением от них границ зерен модифицированного металла.

Положительное влияние кальция достигнуто при совместном его введении с РЗМ, причем наибольший эффект достигается при соотношении содержаний кальция и редкоземельных металлов в количествах 2: 1. Этим обусловлено содержание кальция в предлагаемом чугуне в пределах 0,03-0,30%.

Введение в известный чугун меди в пределах 0,6-1, 4Ъ обеспечивает повышение степени перлитизации металлической основы чугуна и дисперсность перлита, что влечет за собой повышение прочностных характеристик. Одновременно, благодаря графитизирующей способности меди, повышается жидкотекучесть чугуна. Введение в чугун меди н количествах ниже нижнего предела не обеспечивает получение желаемых преимуществ в чугуне против известного. Содержание меди выше верхнего предела нецелесообразно, так как в этом случае, в связи с малой растворимостью ее в цементите, она почти вся полностью,ликнирует н аустенит, снижая устойчивость цементита и способствуя его черезмерной графитизации, что влечет за собой потерю прочностных свойств.

Таким образом, введение в состав известного чугуна редкоземельных металлов, кальция и меди н заданных соотношениях обеспечивает получение чугуном комплекса новых свойстн, сочетающих н себе высокую технологичность и повышенную сопротивляемость ударным нагрузкам.

Наибольшее приращение удароустойчиности и повышение жидкотекучести наблюдается в чугуне с суммарным содержанием углерода и кремния в пределах 3,7-. 5,6%, т.е. при условии соблюдения неравенства 3,7 С +

5i с 5,6%.

Пр едл а гаемый чу гу н может быт ь применен н качестве материала при производстве деталей, работающих в условиях ударноабразинного воздействия, например мелющих цилиндров, используемых н трубных мельницах при помоле угля, клинкера, известняка и других материалов.

В связи с наметившейся в промышленности тенденцией перехода на мельницы большого диаметра(ф 3,2х15 м и более) вопрос оснащения трубных мельниц качественными мелющими цилиндрами становится особенно актуален, так как успешно используемые н настоящее время мелющие цилиндры из. известного чугуна и мельницах малой и средней мощности не отвечают возросшим требованиям эксплуатации в мельницах больших типоразмеров.

Внедрение в промышленности мелющих цилиндров из предлагаемого чугуна основательно разрешает проблему их надежной эксплуатации во всех помольных агрегатах. Стойкость таких

831851 цилиндров против раскалывания, как минимум, в 2 раза выше, чем цилинд-, pos, изготовленных из известного чу-. гуна.

Экономический эффект от внедрения указанных мелющих цилиндров составляет 25-30 тыс. руб. от какдой трубной мельницы средней мощности. вэ вы а

1sд х н H Ф сохе хеха! цР цх! хунци:ф

1йх — oZ, о Q

° Ч

th IA о и СЧ

<Ч Ф Ю lO Ю cF

1 o

М

m x

lо 1 ОХАХ!

1.0аХДЦОаа!

1щ ноа

1,1аохео, о о w aца!

I.m W ф г4 м цэ

Ю Ф

1 1

° . °

l . l

1 д Ф

Ф но о о х е<

О о а о

М

% о

l

I

I

I . I

1 1 I м EQ Ю

О «1Ч

Ъ Ъ о о о

l 1 I

1 1

Л

1 ! Е

1 0 ) 1

1 f4

I

1 — — б

N ф Lh о о

М % М о о о о. СЧ СЧ с М о о о

D Я Ch

° .1 (Ч М

Ф Ф М о о.о

1Н! ! 1

1

Г

I

1 1 1

1 Е

1 1 щ о ,. с о о о э I О -1 4М Ф

В \ о о о

l I

Ъо о

Э

1

1 л

1 I

1 1

1 1 ю .ф о ф Ф

° -! СЧ

М о о -4 ч

D с о о о

/4 о н х

II1 х о и

Е о 1

I I

1 1

l М 1

1и1

I 1

1 1

I 1 о (Ч

Ф о

llj

K а

Cf о и о о о ю.о

Ю Ь еФ е-4 (Ч

С! О О о е о в Ф а гЮ ю4 СЧ г4 о

Цф е! ъ с м

° - О Ol ! Ю

М м м

1 х !

Ю

Ф н о о

О!

I

I

1

I

1

1

1

1

l

1

I

1

1.

I

I

1

1 1

1 l

1 Г*

1 1

1 1

1 I

I 1

1 1 1

1 i!I 1

1О !

1 ф 1

I — 1

1

° гФ I

1 Я 1

I I

1

I

I I

I I

l u1

l I

I 1

1 О

1О о Р4 ЧР

% Ъ о ч о о о а О И! В и C Ch В l В

М М % М ъ о о о о о о

831851

Формула изобретения !

Составитель Г.Дудик

Редактор И. Николайчук Техред Ж.. Еастелевич Корректор Г. Решетник

Заказ 3735/72 Тираж 681 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. ужгОрод, ул. Проектная, 4

1. Иэносостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадиЯ, титан, алюминий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения удароустойчнвости и технологических свойств, он допол- нительно содержит резкоземельные металлы, кальций и медь при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод 2,6-3,6

Кремний 1,0-2,0

Марганец 0,5-1,0

Хром 0,2-1,0

Ванадий 0,10-0,25

Титан 0,15-0,40

Алюминий О, 10-0, 30

Редкоземельные металлы 0,02-0,15

Кальций 0,03-0, 30

Медь 0,6-1,4

Железо Остальное

2. Чугун по п. 1, о т л и ч а ю шийся тем, что суммарное содержанке углерода и кремния равно 3,75,6%.

10 Источники информации > принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 447454, кл..С 22 С 37/00, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

15 Ю 496321, кл. С 22 С 37/00, 1975