Чугун

 

Изобретение используется при эксплуатации узлов и деталей в условиях интенсивного абразивного и гидроабразивного изнашивания, например мелющие тела и бронефутеровочные плиты трубных мельниц . Сущность изобретения: чугун содержит , мас.%: углерод 2,5 - 3,5; кремний 1.5 2 ,5; марганец 0,8-4,4; никель 0,4-2,2; хром 5 - 10; алюминий 0,05 - 0,15; титан 0,05 - 0,15; ванадий 0,2 - 0.6; бор 0.005 - 0,05, барий 0,02 - 0,12; азот 0,02 - 0,12; железо остальное, причем соотношение карбидообразующих элементов (хром, марганец, ванадий ) к графитообразующим (кремний, никель, титан, алюминий) 3:1. Внедрение в производство предлагаемого сплава обеспечивает получение отливок с повышенным уровнем пластичности и ударно-абразивной износостойкости, что способствует повышению эксплуатационной стойкости при работе в мощных агрегатах. Срок службы быстроизнашивающихся узлов и деталей дробильно-размол ьногооборудования(бронеплит, перегородок, мелющих тел и др.) из предлагаемого сплава увеличивается на 40 - 50% по сравнению с известным. 3 табл. (Л С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИЛЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ! (а ч ! ф фь

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4861200/02 (22) 20.08,90 (46) 30.06,92. Бюл. N 24 (71) Государственный всесоюзный научноисследовательский институт цементной промышленности (72) В.А, Самойленко, B.H. Цуканов, С.В. Янкелевич, В.и. Загоровский, Д.В. Новиков и

В.Г. Хромов (53) 669.15-018.2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 1611974, кл. С 22 С 37/10, 1988, (54) ЧУГУН (57) Изобретение используется при эксплу-. атации узлов и деталей в условиях интенсивного абразивного и гидроабразивного изнашивания, например мелющие тела и. бронефутеровочные плиты трубных мельниц. Сущность изобретения: чугун содержит, мас. (»; углерод 2,5 — 3.5; кремний 1,5—

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе железа, в частности к изысканию материалов для производства узлов и деталей. подвергающихся при эксплуатации ударно-абразивному и гидроабразивному изнашиванию, например мелющие тела и бронефутеровочные плиты шаровых мельниц.

В промышленности широко известны сплавы и чугуны. применяемые по указанному назначению, Однако эти сплавы в промышленности не нашли широкого использования в силу низких технологических характеристик и невысокой эксплуатационной надежности в условиях динамических нагрузок при гидроабразивном и абразивном изнашивании.

Я2 1744141 А1

2,5; марганец 0,8-4,4; никель 0,4 — 2,2; хром

5 — 10; алюминий 0,05 - 0,15; титан 0,05—

0,15; ванадий 0,2 — 0.6; бор 0,005 — 0,05; барий 0,02 — 0,12; азот 0,02 — 0,12; железо остальное, причем соотношение карбидоабразующих элементов (хром, марганец, ванадий) к графитообразующим (кремний, никель, титан, алюминий) 3:1. Внедрение в производство предлагаемого сплава обеспечивает получение отливок с повышенным уровнем пластичности и ударно-абразивной износостойкости, что способствует повышению эксплуатационной стойкости при работе в мощных агрегатах. Срок службы быстроизнашивающихся узлов и деталей дробильна-размального оборудованиа(бронеплит, перегородок, мелющих тел и др.) из предлагаемого сплава увеличивается на 40 — 507 по сравнению с.известным. 3 табл.

Наиболее близким к предлагаемому по составу ингредиентов, технической сущности и достигаемому эффекту является изнасостойкий сплав на основе железа, содержащий в своем составе, мас.7;: углерод2,8 — 3,8; кремний 1,5 — 2,5; марганец 1,0 — 5,0; никель 0,5 — 2,5; хром 8 — 12; алюминий

0,05 — 0,15; титан 0,05 — 0,15; ванадий 0,1—

0,5; бор 0,005 — 0,05; кальций 0,03 — 0,15; сурьма 0,005 — 0,5; железа остальное.

Указанные сплавы и чугуны по своим пластическим и ударным свойствам удовлетворяют требованиям к материалам такого класса при средних динамических нагрузках. Вместе с тем такие материалы не удовлетворяют условиям эксплуатации. в мощных агрегатах npui высоких ударных на1744141 барий и азот при следующем соотношении 25 компонентов, мас.%: углерод 2,5 — 3,5; крем30

50

55 груэках. особенно в условиях гидроабразивного износа. Объясняется это тем, что при сухом помоле происходит взаимодействие шаров на более мягкой основе, а при гидроабразивном износе мелющие тела под воздействием ударных нагрузок находятся в более жестких условиях взаимодействия, что приводит к интенсивному изнашиванию, а при наличии микротрещин — к ускоренному разрушению.

Поэтому для работы в условиях жестких динамических нагрузок большое значение приобретает стабилизация пластичных и ударных свойств сплава для повышения эксплуатационной стойкости при работе, особенно в мощных машинах и агрегатах.

Цель изобретения — повышение пластических свойств и их стабилизация, снижение ударно-абразивного износа и . повышение эксплуатационных свойств, Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, алюминий, титан, ванадий, бор и железо, дополнительно содержит ний 1,5 — 2,5; марганец 0,8 — 4,4; никель 0,4 — 2,2; хром 5,0 — 10,0; алюминий 0,05 — 0,15; титан 0,05 — 0,15; ванадий 0,2 -0,6: бор 0,005 — 0,05; барий 0,02 — 0,12; азот 0,02 — 0,12; железо остальное, причем соотношение карбидообразующих элементов (хром, марганец, ванадий) к графитообразующим (кремний, никель, титан и алюминий) 3:1.

Для получения предлагаемого химического состава сплава выплавляют плавки в индукционной печи ИЧТ-б на граничные и средние пределы легирования по всем составляющим и отливают образцы для их испытаний. Аналогичным образом получают известные образцы.

В табл, 1 и 2 приведены химические составы, пластические и ударные свойства.

Как видно из табл. 1 и 2, пластические и ударные свойства предлагаемого сплава имеют стабильные величины по сравнению с аналогичными свойствами известного сплава.

Высокостабильные пластические и ударные свойства объясняются следующим образом.

Присадка бария 0,02 — 0.12% обеспечивает стабилизацию карбидной фазы, перераспределение включений с очищением от них границ зерен модифицИрованного металла, а также способствует ликвидации вредных интергранулярных включений; что существенным образом приводит к равномерному распределению карбидных составляющих, уменьшению их размеров и, как

20 следствие. стабилизирует высокие пластические и ударные свойства чугуна.

Ввод 0,02 — 0,12% азота увеличивает прокаливаемость чугуна, снижает его чувствительность к перегреву, а с алюминием, связываясь в специальные нитриды, оказывает такое же действие на величину зерна и твердость, какое характерно для карбидообразующих элементов: происходит дисперсионное твердение (измельчение зерна), а также способствует снижению модуля упругости.

Поименение азота для легирования чугуна в таком сочетании с барием определенным образом резко стабилизирует пластические и вязкостные свойства, так необходимые для повышения ударной прочности сплава в условиях ударно-абразивного и гидроабразивного износа.

Комплексное легирование чугуна такими сильными карбидообразующими элементами, как хром, ванадий, марганец, в сочетании с графитообразующими (кремний, никель, алюминий и титан) в указанных пределах оказывает рациональное воздействие на формирование отливок и благопри ятно сказывается на служебных характеристиках чугуна.

Так, установлена, что присутствие в чугуне в указанных пределах оптимального суммарного соотношения карбидообразующих элементов (хром, марганец, ванадий) к графитообразующим (кремний, никель, титан и алюминий) 3:1 способствует более. равномерному образованию карбидных составляющих и уменьшению их размеров; рациональному распределению ферритной составляющей чугуна, повышающей его пластические, а следовательно, и ударные свойства; модифицированию структуры, т.е. измельчению кристаллов основы чугуна; обеспечению повышенной эксплуатационной стойкости за счет стабильно высоких пластических и ударных свойств чугуна.

Применение кальция и сурьмы в качестве добавок после введения новых (барий и азот) не оказывают существенного влияния на достижение поставленной цели, а наоборот приводит к загрязнению металла, .что отрицательно сказывается на прочностных свойствах отливок.

Внедрение в производство предлагаемого чугуна обеспечивает получение отливок со стабильно высокими пластическими и ударными свойствами, при этом эксплуатационная стойкость мелющих тел из предлагаемого сплава увеличивается на 40 — 50% по сравнению с известным. а годовой экономический эффект от внедрения мелющих

1744141

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

Э =(442 -ф- — 422) Х0 =59.,1тыс, руб;

8,5 тел в мощной трубной мельнице 4 х 13 м составляет около 60 тыс. руб.

В табл. 3 приведены показатели, необходимые для расчета экономического эффекта.

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, алюминий, титан, ванадий, бор и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения пластических свойств и их стабилизации, снижения ударно-абразивного износа и повышения эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит барий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.$:

Углерод 2,5 — 3,5

Кремний 1,5 — 2,5

Марганец 0,8 — 4,4

Хром 5,0 — 10,0

Никель 0,4 — 2,2

5 Алюминий 0,05 — 0.15

Титан 0,05 — 0,15

Ванадий 0,2 — 0,6

Бор 0,005 — 0,05

Барий 0,02 — 0,12

10 Азот 0,02 — 0.12

Железо Остальное причем соотношение карбидообразующих элементов: хрома, марганца, ванадия, к графитообразующим: никеля, титана и алюми15 ния 31.