Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, фосфор, медь и железо, о т личающийся тем, что, с целью стабилизации структуры и твердости по сечению отливки, повьшения износостойкости, коррозионной и эксплуатационной стойкости при сохранении удароустойчивости, он дополнительно содержит алюминий, молибден, 1никель, олово и сурьму при слеяующеМ| соотношении компонентов, мае. %:

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„SU„„1120030 А

3G8 С 22 С 37 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ / . " /

Н АВТ0РСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, фосфор, медь и железо, о тО, 002-0, 100

Остальное сурьма

Железо (21) 3667439/22-02 (22) 29. 11.83 (46) 23.10.84, Бюл. 9 39 (72) Э.Л.Воробьева, А .А.Филиппенков, В.И.Довгопол, В.И,Удовиков, В.М.щербакова, Н.М. Удод, А.Н. Соболев

А.Л.Кременчугский, А.И.Ярмоленко, Я.П. Кушнир и В.А.Курганов (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Украинский ордена Трудового Красного

Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 669. 15-196(088.8). (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 441329, кл. С 22 С 37/Об, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке 1 3394302/22-02, кл. С 22 С 37/10, 1982. личаю щийся тем, что, с целью стабилизации структуры и твердости по сечению отливки, повышения износостойкости, коррозионной и эксплуатационной стойкости при сохранении удароустойчивости, он дополнительно содержит алюминий, молибден, 1никель, олово и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Углерод 2, 8-3,8

Кремний 0,5-1,5

Nap àHåö О, 3-0,9

Хром 0,25-0,80

Ванадий 0,2-0,8

Титан 0,01-0,16

Фосфор 0,1-0,7

Медь . О, 02-0, 10

Алюминий 0,01-0,10

Молибден 0,005-0,010

Никель 0,01-0,10

Олово и

Ванадий

Титан

Фосфор

Медь

Азот

Железо

0,05-0,50

0,04-0,40

0,07-0,90

0,05-0,50

0,003-0,040

Остальное

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Титан

Ванадий

Фосфор

Железо

2,8-3,6

1,2-2,8 .

0,4-0,9

0,1-0,8

0,1-0,3

0,1-0,2

О, 1-0,4

Остальное

3-3, 6

0,6-2,5

0,2-1 5

0,06-0,80

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

1 11200

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к горнообогатительной промышленности, в частности к чу. гуну, предназначенному для изготовления литых мелющих тел.

Мелющие тела являются рабочими ор5 ганами шаровых мельниц и их эксплу- атационная стойкость оказывает боль- шое влияние на скорость измельчения. руды. В процессе измельчения руды мелющие тела, имеющие форму шара или цилиндра, полностью истираются и поэтому срок их службы определяется из-носостойкостью материала по всему се. чению мелющего тела при отсутствии

15 раскалываемости и коррозионной стойкостью, обеспечивающей долговечность деталей.

Известны чугуны, которые могут быть использованы для отливки мелю20 щих тел, однако они имеют низкую износостойкость и высокую раскалываемость мелющих тел из-за наличия в структуре чугуна большого количества ледебурита. Кроме того, указанные

25 материалы не отличаются высокой кор1 розионной стойкостью, что важно при эксплуатации мелющих тел.

Известен чугун j1) следующего химического состава, мас. .:

Существенным недостатком данного 40 чугуна является низкая износостой-:.. кость мелющих тел, особенно при содержании кремния 2%, из-за появления в структуре чугуна графитно-ферритной эвтектики, количество которой увели- 45 чивается от поверхности к центру мелю. щего тела. Данный чугун отличает также низкая коррозионная и эксплуатационная стойкость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является чугун (2) следующего химического состава, мас. X:

Однако известный чугун не позволя. ет получить высокую коррозионную стойкость, износостойкость при достаточной удароустойчивости, так как имеет неоднородную структуру матрицы а грубый графит в виде розеток снижает коррозионную стойкость из-за наличия микропор.

Целью изобретения является стабилизация структуры и твердости по се- чению отливки, повышение износостойкости, коррозионной и эксплуатационной стойкости при сохранении удароустойчивости чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, фосфор, медь и железо, дополнительно введены алюминий, молибден, никель, олово и сурьма при следую- щем соотношении компонентов, мас, :.

Углерод 2,8-3,8

Кремний 0,5-1,5

Марганец 0,3-0,9

Хром 0,25-0,80

Ванадий 0,2-0,8

Титан 0,01-0, 16

Фосфор 0,1-0,7

Медь 0,02-0,10

Алюминий е 0,01-0,10

Молибден 0 005-0,010

Никель 0,01-0,10

Олово и сурьма 0,002-0,100

Железо Остальное

В качестве примеси чугун может содержать серу в количестве до 0,15 мас, X.

Снижение содержания кремния до максимального значения t,5X против

2,5 позволяет повысить коррозионную стойкость чугуна на 30 . Содержание марганца ограничивается 0,9%, так как дальнейшее его увеличение не оказывает заметного влияния на опреде ляемые характеристики.

В предлагаемом чугуне снижено содержание титана, что объясняется его. влиянием на формирование графитных включений при содержании до 0,16, . а следовательно, на глубину проникно вения продуктов коррозии в тело отливки

3 11200

Содержание хрома и ванадия повышено с целью получения структуры белого чугуна с чисто перлитной матрицей, что также способствует повышению коррозионной стойкости.

Верхний предел содержания фосфора и меди снижен до 0,7 и 0,1Х соответственно, так как свойства остаются при атом на одном уровне с чугуном, содержащим 0,9Х Р и 0,5Х Си, 10

В состав чугуна дополнительно введены микродобавки алюминия, молибдена, никеля, сурьмы и олова. Введение этих добавок обусловлено их аддитивным влиянием на формирование структуры и свойств чугуна (коррозионной стойкости, эксплуатационной стойкости,.износостойкости). Особенно сильное положительное влияние оказывают эти добавки в сочетании с Cu„V, Снижение содержания меди в чугуне обусловлено введением никеля, олова и сурьмы, суммарное действие которых позволяет получить более устойчивый эффект по коррозионной и эксплуатаци- ъ5 анной стойкости. Алюминий и молибден в сочетании с рассмотренными элементами позволяют, несмотря на введение карбидообразующих элементов Sn и Sb, поддерживать удароустойчивость на высоком уровне.

Таким образом, введенный комплекс элементов в сочетании с V, Cr, Ti„

Си, позволяет повысить износостой-.. кость,коррозионную и эксплуатационную стойкость, стабилизировать струк туру и твердость чугуна по сечению отливки при сохранении высокой удароустойчивости. Нижние пределы содержа ния Al, No, Ni и суммы (Sn+Sb) выбраны исходя из экспериментально уста- 10 новленного факта начала их действия.

Верхний предел установлен исходя из экономических соображений и возможности повышения свОйств при введе45 нии микролегирования.

В табл. 2 представлены результаты исследования износостойкости, коррозионной и эксплуатационной стойкости, удароустойчивости, твердости микроструктур для 10-ти составов чугунов, 50 представленный в табл.. 1. Сравнивают свойства известного, базового (по

ГОСТ 24384-80 "Цилиндры Мел»ьщие чугунные для мельниц шаровых") и предлагаемого составов чугуна. 55

30 4

Каждый из сравниваемых сплавов изготавливают путем выплавки металла в основной индукционной 50-килограммовой печи. В качестве шихты используют литейный чугун и стальной лом.

Для достижения заданного содержания углерода и легирующих в чугун вводят соответственно электродный бой и ферросплавы. Различное содержание новых элементов достигается за счет присадок в ковш ферросплавов и лигатур. Температура металла перед залив- кой соответствует 1350-1450 С. а

Износостойкость мелющих тел оценивают по отношению величины износа эталона к величине износа исследуемого чугуна. За эталон выбран чугун с

2,0Х углерода. Испытания проводят на машине ИИ-1М по методике Укрниимета путем трения скольжения образца диаметром 10 мм по абразивному кругу.

Удароустой»чивость определяют по количеству ударов, выдержанных мелющим телом до разрушения на вертикальном копре при энергии удара 22,5 Дж.

Коррозионную стойкость определяют по потере веса в проточной водопроводной воде в г/м день количества корродирующего вещества на единицу времени.Образец представляет собой отливку в виде мелющего тела: цилиндр диаметром 22 мм, длиной 24 мм при радиусе закругления нижнего торца 5 и конусности 1:10 (вес 120 r).

Эксплуатационную стойкость опре деляют по работе мелющих тел в лабораторной шаровой мельнице, позволяющей создать условия работы деталей, аналогичные промышленным.

Как показали проведенные испытания, предлагаемый чугун отличается лучшим качеством, его применение для изготовления мелющих тел на Иакеевском труболитейном заводе позволит сэкономить »»о 15 тыс. т. чугуна в год.

Ожидаемьй экономический эффект от использования предлагаемого чугуна при производстве одной тонны мелющих цилиндров составит 27,72 руб.

Ожидаемый годовой экономический эффект при объеме производства литых мелющих цилиндров из чугуна предлагаемого состава 40 тыс. т составит

1109 тыс. руб.

» muumuu

1С(Ю

1

t

I Э (с

1 1 1

1 1 1

1 1 о

Ю

Ю . о л

1 I I с Ъ ñO о о о о л л о о л сСЪ о е сч о о о л л л с о о О о л о л о л о

00 о о о л о

% ссЪ

О сЪ СЧ о о о л л л о о о О о о о л л

1 о о

I с Ъ

I о

° л о о

О о л о с Ъ о о

СО

D о л о и о о л л л о о о

Ю л о

CV о с1Ъ о о л

И 00 о с о с л л с о

00 о .— о о о о л л л о о о л о

Ю л о сГЪ о о о

00 Ln о л л л о о о

CO

Ю о л о

° е» ссЪ о î о л л л о о о с4 о о сч л а

I о о с Ъ л о О О

o o л л о с сЧ О о о л л л о о о о с1Ъ л о О о о о л о

В4 Г

I ° 1 о

1 ссЪ съ сч 1 с1Ъ ч» о о о(сЧ с(сЪ л л л о о, о л а о л л о .о

I (ac !

t о ссЪ л о л

Ф л

Ю л о

° - л л ° \ о о (aI с4

E» I

v о

- 1

° и !

Е-1

I О о л л с о

00 an cO

О сЪ О л л о

Ю о л о сч л о с Ъ л о

I сЪ сЪ ссЪ ссъ ю сЪ сЧ 1 л л л л о о о о.CV 0O л ° \ о о ю сп л л о,о

РЪ

A о

an сЧ 00 л л о о

СО л о л о

an л

Ch л о

Л сЪ(л л л л 1 о о о о с \ ch л л о о

ЧР

A о сЧ О л о о О О л л

o o О л

Ь(I

I

1 .л

СО л л

an сСЪ л л о о л л о л л л о о

v !

О О л сч с ъ о о л л с Ъ с Ъ

° 1 с Ъ

00 СО л л с (с Ъ

Ф Ф

Х 0! х

Ц Ф и 3 о д

s0 х

Э

l0 о

С4 о е

Х 00

Ф 1

K о (ч

I- V е и о х î v

Л . 00 Оъ » (1

cd I

I ! х

Ц

cd !

- (1

t !

1.

t

1

t (I

I !

I,О

СО

1 I

1 " 1

1 . Х 1

I ——

С 1

1 —.— ) v

I I

I 1

1 1

I Я I

Ocdkke

О Ф 4 х 1

k!3

Й эсч < ъ сч 1

cn l

1

I

1

Я t (0

О(0) с0 1

Ю 1

I ю пн! !

1120030

Т а б л и ц а 2

Твердость по продольному сечению мелющего тела (НВ) на расстоянии, мм, от края меньшего диаметра. честкость

30 15

25

10 во раз

420 450

5,45 1,3

500

520 520 520

4,72

1,04

1,8

525 515 520 4,40

525 515

520

1,10

3,1

530 520 525 4э28

530 527

525

1,18

3,2

548 550 580 5,01

541 524

525

0,9

3,3

460 440 520 5,41

470 500 445

0,85

1,2

550 540 550. 4,31

550 548 540

1,2

3,4

535 530 535 4,20

532 538. 530

1,2

3,1

540 540, 535

540 540 540 4,04

1,2

3,2

10 450 410 440

450 480 500 5,82

0,9

1,2

Зава 7695 21. Т ак 02 Поущсное

Фылиал ППП таат, г.Уагород, ул.Проектная, 4

Состав чугуна

440 480 400.

515 500 510

Корроэионная стойкость

/м а день

Эксплуатацинная тойОтносительная износо стойкость к-во

Ударостойкость, колиударов до раз-, рушения