Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных мелющих тел. Цель изобретения - повышение жидкотекучести при сохранении уровня абразивной стойкости. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 2,3-2,7

SI 0,6-2,5

MN 0,5-1,5

CR 1,2-1,8

V 0,03-0,3

TI 0,05-0,2

BA 0,01-0,02

РЗМ 0,025-0,06 и FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна TI, BA и РЗМ позволит повысить жидкотекучесть чугуна в 1,09-1,22 раза без ухудшения уровня абразивной стойкости. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (У1)5 С 22 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А BTOPGH0MY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 44) 3482/31 02 (22) 19.04.88 (46) 15 ° 06.90, Бюл. Ф 22 (71 ) Днепропетровский инженерностроительный институт (7?) А,В.Татарчук, С.Л.Бабченко, Л.А.Хмара, В.M.Ñíàãîâñêèé, Г.Ф.Чоповой, Л.Я.Сохацкий, В.С.Савега, А.Г.Белай, К.И.Тарасов и С.В,1Патов (53) 669.13.196(088.8) ! (56) Авторское свидетельство СССР

У 1019001, кл. С 22 С 37/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1 227708, кл. С 22 С 37/06, 1984. (54) ЧУГУН

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов чугуна.

Цель изобретения — повьппение жидкотекучести при сохранении уровня а бра зив ной с тойк ос ти .

Выбор граничных пределов содержания компонентов обусловлен следующим °

Углерод вводится в количестве

2,3.. ° 2,7% для создания износостойких карбидов тех карбидообразующих металлов, которые присутствуют в сплаве, и сохранения высокой жидкотекучести. При содержании ниже 2,3% резко падает жидкотекучесть, а при содержании углеродов вьппе 2,7Х падает ударостойкость из-за появления в структуре большого количества высокотвердой структурной составляющей.

Кремний в интервале 0,6...2,5Х необходим для сохранения высокой

„„Я0„„1571О96 А 1

2 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных мелющих тел.

Цель изобретения — повьппение жидкотекучести при сохранении уровня абразивной стойкости. Новью чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Х: С 2,3-. 2,7; Si 0,62,5; Мп 0,5-1,5; Cr 1,2-1,8; Ч 0,030,3; Т1 0,05-0,2; Ва 0,01-0,02у Р3М

0,025-0,06 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Ti, Ba и Р3М позволит повысить жидкотекучесть чугуна в 1,091,22 раза без ухудшения уровня абра" зивной стойкости. 1 табл. жидкотекучести. При содержании кремния ниже предложенной концентрации снижается жидкотекучесть. При содержании кремния выше 2,5% появляется графит, в результате че" î падает абра з ив ос тойк ос ть .

Марганец в пределах концентрации

О, 5... 1, 5Х умень ша ет пленообразование, т . е. и ов ыша е т жидк отекуч ес ть .

Кроме того, связывает серу, которая обычно располагается по границам зерен, в сульфиды марганца, которые, имея высокую температуру плавления, формируются внутри зерен, что. увеличивает прочностные свойства и соответственно ударостойкость. При содержании марганца менее 0,5% падает аб- разивостойкость, так как уменьшается дисперсность продуктов распада аустенита. Менее 0,5Х марганца не оказывает влияние на содержание серы в расплаве, так как первые порции

1571 09б наибольшая среди РЗМ (301,2 ккал/моль) ° одифицирующее влияние лантана в сое танин с церием б олее значительно, ем без церия, Это влияние лантана

М ч ч приводит к повышению ударостоикости и абраэивостойкости сплава. Менее

0,01 лантана не оказывает влияния на упрочняющее действие перлита, так как первые порции лантана расходуются на рафинирование сплава. Присадка лантана более 0,025 экономически нецелесообразна, так как увеличение эффекта модифицирования не

55 ! марганца связываются с к йсло родом, При содержании марганца более l 5 появляются пятна остаточного аустенита, что приводит к падению ударостойкости и абразивостойкости.

Хром в количестве 1,2...1,8Х вводится для образования в структуре хромистых карбидов высокой твердости, которые обеспечивают высокую абразивостойкость сплава. При содержании хрома менее 1,2 снижается количество карбидов хрома и соответственно падает абразивостойкость.

При содержании хрома более 1,8 падает ударостойкость, так как увеличивается в структуре количество высокотвердой и хрупкой составляющей.

Ванадий в сплаве в пределах

0,03...0,3 присутствует для увеличе- 20 ния дисперсности эвтектической составляющей, что увеличивает его ударостойкость. При содержании ванадия менее 0,03 эффекта модифицирования не наблюдается, а выше 0,3 ванадий не увеличивает модифицирующий эффект для данного сплава и для этого типа отливок экономически нецелесообразно.

Титан присаживается в интервале концентраций 0,05...0,2 для повышения микротвердости карбидов, что ведет к увеличению абразивостойкости.

При содержании титана ниже 0,05 . не повышается микротвердость карбидов, а при содержании титана выше 0,20 наблюдается повышенное образование плен TiO, понижающих жидкотекучесть.

Лантан вводится в виде РЗМ в пределах 0,01 ...0,025, повышает микротвердость перлита и в значительной степени способствует очищению границ

40 первичных зерен от вредных примесей, особенно от сульфидов, которые сохраняются после взаимодействия с марганцем, так как свободная энергия реакции образования сульфидов лантана наблюдается. Кроме того, увеличивается вероятность образования по границам зерен крупных интерметаллов

Р3М, ухудшающих механические свойства.

Церий, как и лантан, вводится в предложенный чугун в виде лигатуры на основе кремния. Церий образует тугоплавкие неметаллические включения (преимущественно СеО ), которые являются дополнительными центрами крис таллизации, а также, адсорбируясь на гранях рас тущих крис таллов, препятствует их росту и увеличивает переохлаждение, что дает возможность образованию большего числа зародышей.

Это приводит к значительному измельчению микроструктуры сплава и повышению прочностных свойств и соответственно ударостойкости, Кроме этого, ввод церия позволяет получить высокую микротвердость феррита, что приводит к повышению абразивостойкости сплава. При содержании в=рия менее

0,015Х эффект модифицирования незначителен. Ввод церия совместно с другими необходимыми модификаторами более 0,035 нецелесообразен как с экономических соображений, так и по достигаемому результату: при незначительном увеличении измельчения структуры наблюдается эффект перемодифицирования, т.е. происходит укрупнение и увеличение количества продуктов модифицирования по границам фаз, что приводит к снижению ударостойкости.

Барий вводится в количестве

0,01...0,02 для уменьшения образования плен Сг Оэ и удаления серы, что повышает жидкотекучесть и ударостойкость. Увеличение жидкотекучести особенно важно при отливке таких деталей, как цилиндры мелющие на кокильной машине конвейерного типа, где они заливаются через специальную заливочную чашу с 4..67 выпускными отверстиями диаметром 10...12 мм, Содержание бария менее 0,01Х не оказывает существенного эффекта на жидкотекучесть сплава, а при содержании бария выше 0,02Х уже сам барий образует поверхностные плены, понижающие жидкотекучесть.

Чугун выплавляли в печи ИСТ-0,06 с кислой футеровкой по общепринятой технологии. Готовят три смеси ингреI5

71096

5 диентов (плавки 1...3), в которых содержание компонентов на нижнем пре, деле (плавка И- I ), среднее (плавка 11> 2) и на верхнем пределе (плавка й> 3). Выплавляют также два сплава, в которых содержание элементов ниже нижних пределов (плавка II - 4) и выше верхних пределов (плавка II 5).

Одновременно вьпллавляют сплавы по нижнему пределу, среднему содержанию и верхнему пределу химических элементов прототипа (плавки 6 — 8 соответственно).

Для введения в сплав необходимых химических элементов используют следующие материалы: ферромарганец, ФМн 78А, угар марганца в печи с кислой футеровкой 35%; феррохром, ФХ 800Б, угар хрома 5%; ванадий, BHM-1, угар ванадия 42%; титан губчатый, ТГ-IIОА, угар титана 42%; силикобарий, ФС-60 (бария 22Х, кремния 35%> ост. железо), угар бария

35%; церий и лантан в составе лигатуры ФСЗО РЗМ ЗОБ.

Содержание основных компонентов лигатуры следующее, мас.%: церий 22, лантан 8, углерод 0,3...0,5, кальций 0,4...0,5, кремний 40, железо остальное. Угар редкоземельных металлов 31Х.

Феррохром присаживают в тигель печи вместе с шихтой, ферромарганец, ванадий и титан в расплавленный металл при 1380...1400 Ñ. После перегрева сплава до 1500 С и выдержки в печи 10...15 мин производят выпуск металла в ковш, на дне которого находились разогретые до 500 С силикоХимический сотав чугуна, мас. Е

Чугун

Абрааивостойкость (потеря массы)> 7, Жидкотекучесть, мм

I РЗМ Ва В Fe

С Si Mn

Cr Ti

Предложенный.

2,3 0,6

2,5 1>5

0 5

1 03

1,2 0,05 0,03 О, 025 0,01 — Ост.

360 7,81

385 7 ° 72

405 7,64

0>16 0,041 0.015

0,3 О> 06 0>02!,54 О,!2

1,8 0,2

2,7 2,5 1,5

Известный

305 7,44

320 7,12

330 6,92

0,08 0,05 -"0,.16 0 1

3,0 2,2 0,2 7,9

3,2! 2>47 0,7 8,3

3>4 2 ° 7 1>2 8>6

0,22 0,15

Как следует из таблицы, дополнительный ввод в состав предложенного барий и силико-РЗМ, При вводе присадок этих элементов по верхнему пределу модифицирование производят в печи в колокольчике из фольги, ко5 торый вводят с помощью штанги. Температуру замеряют платинородиевой термопарой погружения.

После очистки шлака производят

1и заливку сухих песчано-глинистых форм с заготовками для образцов на абразивный износ и спиралью Кер-. ри. Цилиндры мелющие (цильпебсы) отливают в кокиль, снятый с конвейерной установки.

Абра зив остойк ость сплав ов определяют на установке СМЦ-2 при сухом трении по абразивному кругу диаметром 50 мм и толщиной 15 мм при ско20 рости вращения 200 об/мин в течение

) мин, Величину износа определяют по потере массы образцов диаметром

10 + 0>5 мм и длиной 25 + 0 1 мм по формуле

И = " 100

1 где И вЂ” износ, Х; — первоначальная масса об-! разца, г; — масса образца после испы1 таний, r.

Жидкотекучесть определяют по длине залитой спирали (Ь) при темпераTóðå заливаемого металла 1330. ..

1340 С.

Химические составы известного и предложенного чугуна, а также их жидкотекучесть и абразивная стойкость приведены в таблице. чугуна Ti Ba и РЗМ обеспечивает повышение жидкотекучести в 1,08-1 22.1571 096 раза при сохранении уровня абразивной стойкости, Формула изобретения

О, 025-0, 060

Остальное

Составитель И. Косторной

Техред М.Ходанич Корректор С, Шекмар

Редак т ор О. Сп ес ив ых

Заказ 1488 Тираж 488 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий. и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения жидкотекучести при сохранении уровня абразивной стойкости, он дополнительно содержит титан, барий и редкоземельные элементы при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 2,3-2,7

Кремний 0,6-2,5

Марганец 0,5-1,5

Хром 1,2-1 8

Ванадий 0,03"0,30

Титан 0,05-0, 20

Барий 0,01-0, 02

Редко земель ные элементы

Железо