Износостойкий чугун

Износостойкий чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советсиик

Сецналистмческик

Реслублин

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ (ii) 865952

К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ (6.1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 120380 (21) 2892878/22-02 с присоединением заявки Но

<51)М. Кл.

С 22 С 37/06

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 230981 Бюллетень МN

Дата опубликования описания 23. 09. 81 (53) УД) 669. 13.018. 2 (088.8) Б.Н.Богомолов, B.П,Ткаченко, B..A..Самойленко,, А,.Ц..ОгороднйкбЪ,"Е.Н.Мухин, Л.A.Âèõàíñêèé, Э.З.Тильман, В.В)Гурь яшкин, П.Е.Головин, A.Ñ.Áàðàíêèí и М.И.Андрианфэ

Государственный всесоюзный институт цемент ной промышленности; (72) Авторы изобретаиия (71) Заявитель

{54) НЭНОСОСТОИКИй

Изобретение относится к металлур- гии,в частности к износостойким чугунам с повышенной удароустойчивостью, предназначенным для изготовления деталей, работающих в условиях абразив5 ного износа с ударными нагрузками, напрймер бронеплит трубных мельниц.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо- 1О му эффекту является чугун (1)

ИЧХ12Г5 (ЗООХ12Г5), содержащий, %:

Углерод 2,6-3,0

Хремний 0 2-0,7

Марганец 4,5-5,2

Хром 11,0-18,0 15

)железо Остальное

Недостаток известного чугуна состоит в ограниченной области его применения в силу больших потерь от брака в процессе производства иэделий и 20 низкой сопротивляемости ударным нагрузкам в процессе эксплуатации. Известный чугун применим лишь в отливках неответственного назначения и

?5 простой конфигурации. В частности, бронеплиты нз данного чугуна не должны иметь переходов от толстых сечений к тонким, в них нежелательно наличие отверстий и выступов как концентраторов термических напряжений. 30

В противном случае бронеплиты, как правило, трудны, с точки зрения получения годной отливки, в изготовлении и весьма не надежны в эксплуатации.

Микроструктурный анализ металла образцов, вырезанных из конусно-волнистых унифицированных бронеплит, плит довольно сложной конфигурации до их эксплуатации, а также иэ бронеплит, разрушенных после короткого периода эксплуатации на цементных заводах, позволил установить наличие в них горячих микротрещин, вследствие низкой теплопроводности известного чугуна и высокой степени его усадки, заложенных в них еще в процессе изготовления, которые, развиваясь в процессе эксплуатации, приводят к хрупкому разрушению бронеплит.

Поэтому плиты иэ известного чугуна могут быть использованы и чаще всего используются, только во вторых камерах мельниц при тонком измельчении материалов в условиях отсутствия динамических и ударных нагрузок.

Цель изобретения — повышение удароустойчивости н теплостойкости снижение потерь от брака при отливке и термообработке.

865952

Для достижения поставленной цели

B известный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром,и железо,. дополнительно вводят ванадий, барий и кальций при следующем соотно:шении интредиентов, вес.Ъ:

Углерод 2,6-3,0

Кремний 0,20-0,,70

Марганец 4)5-5,2

Хром 11,О-18,0

Ванадий 0)15-0,45

Барий О,оз-0,1

Кальций 0)006-0,04

Железо Остальное

Для получения указанного химического состава индукционной плавки на печи ЛЙЗ-2-67 выплавляют чугун на 1 граничные и средние пределы легирования по всем составляющим компонентам и отливают образцы для их испытаний.

Аналогичным образом получают образцы из известного чугуна. 2

Критерием оценки снижения трещинообразований в пердлагаемом и известном чугуне. т.е. снижения потерь от брака при отливке и термообработке относительно укаэанного параметра, принимают теплофизчческие свойства чугунов, в частности их коэффициент линейного расширения и теплопроводность

Кри ерием оценки удароустойчивости предлагаемого и известного чугуна принимают количество ударов до разрушения образцов из обеих чугунов, испытанных на конце NK-НИЗ, с энергией удара 24 кгм.

Химические составы, теплопроводность и удароустоичнвость чугунов приведены в таблице.

Из приведенных в таблице результатов видно, что при заданных различных температурах величина теплопроводности предлагаемого чугуна выше, а коэффициентов линейного расшире" ния — ниже, чем известного.

Указанное обстоятельство существенным образом влияет на склонность чугунов к усадке и K образованию Fo рячих трещин прн отливке и термооб.работке ° Известный чугун, обладающий меньшей теплопроводностью и большим коэффициентом линейного расширения, пЬдвержен большей усадке и склонен к большему образованию трещин при отливке и термообработке, чем предлагаемый.

Представленные сравнительные данные испытаний на удароустойчивость также свидетельствуют о преимуществах предлагаемого чугуна.

Таким образом,при повышении теплопроводности, снижении коэффициента его линейного расширения и повышении удароустойчивостн чугуна создаются предпосылки для расширения области

его применения.

Улучи.ение теплофиэических свойств чугуна и повышение em удароустойчивости объясняется тем, что введение в чугун ванадия в пределах 0,15-0,45% способствует повышению дисперсности продуктов распада аустенита, перлит приобретает орбитообразную форму, увеличивается количество карбидной фазы, что оказывает положительное влияние на улучшение теплопроводности., Легирование ванадием в укаэанных пределах существенным образом измельчает структуру отбела и обеспечивает наивысшее приращение механических свойств: каждые 0,15% ванадия прн заданном соотношении компонентов увеличивают прочность перлита на 1,52 кг/мм, а удароустойчивость чугуна э на 8-103, Введение в чугун менее 0,15% ванадия существенного влияния на его свойства не оказывает, а содержание ванадия более 0,45% нецелесообразно, так как это приводит к значительному укрупнению карбидов в структуре, потере удароустойчивости и ухудшению теплофизических свойств.

Введение кальция обусловлено тем, 2 что он при температурах металлургических процессов склонен образовывать с кислородом и серой окислы и сульфиды кальция, которые весьма тугоплавки (1700-2600 С) и всплывают на поверхность. расплава в шлак.

Чугун) модифицированный кальцием, содержит по сравнению с известным значительно меньше газов, серы, неметаллических включений, обладающих высокой теплоизолирующей способностью, З что также положительно сказывается на улучшении его теплофизических свойств и удароустойчивости, а в конечном счете способствуют расширению области применения чугуна и снижению. потерь ф9 от брака при его отливке и термообработке.

Особенно важно влияние кальция на перераспределение включений с очищением от них границ зерен модифициро4э ванного металла. Наибольшее приращение достигаемых свойств приобретает чугун при введении в него кальция в пределах 0,006-0,04%.

Введение в известный чугун бария 0 в пределах 0,03-0,1% обеспечивает стабилизацию перлита в структуре чугуна, повышает его физико-механические свойства, особенно удароустойчивость.

Введение в чугун бария в количест 5 вах ниже О,ОЗВ не обеспечивает полу-чение желаемых преимуществ в предиагаемом чугуне.

Содержание же бария выше 0,1% нецелесообразно, так как в этом случае

Щ дает себя знать его графитизирующая способность, приводящая к потере теплопроводности и снижению чугуном со

Р и отивляемости ударным нагрузкам.

Таким образом, введение в состав

65 известного чугуна ванадия, кальция и

865952

Химический состав чугунов, КоэФФициент линейного расширения при температуре,"C

Колиеплопроводность при температуре, С чество ударов до разрушения

Ва Са

81

Мп

Чугун лавка,9

I I

100 300 500

100 300 500

Известный

285

2,6 0,204г5 11юО—

2,8 0,454,8514,5286

287

3,0 0,705,2 18,02,6 О 204 5 11,00«03 0,006 9,8

2,8 0,45 4,85 14, 5 О, 300, 0650. 023 9, б

10,0 10,3 0,29 0,27 0,29 538

9,9 10 4 0 31 0,28 0,26 570

Пред- 288 лагаемый 289

3,00,70 5,2 18iOOc450,10 0,04 9,7 10,1 10,5 0,32 0,30 0,28 597

Марганец

Хром

Ванадий

Барий

Кальций

Иелезо

4 5

11-18

О, 15-0,45

0,03-,0,1

0,006-0,04

Остальное

Составитель A.Ñîëîâåé

Редактор Н.Егорова Техред М.Рейвес Корректор М. Шарошн

Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Заказ 7 995/41

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4 (бария в заданных соотчошеннях обеспе4ивает получение чугуном комплекса новых свойств, сочетающих в себе снижение значения коэфФициента линейного расширения и повышение значений теплопроводности и удароустойчивости, Предлагаемый чугун может быть применен в качест ве материала при производстве деталей, работающих в условиях ударно-абразивного воздействия, например бронеплит трубных мельниц, причем бронеплиты из данного чугуна могут быть использованы как в камерах мелкого измельчения в условиях отсутствия ударных нагрузок, так и в камерах грубого измельчения в условиях умеренных и повышенных ударных нагру 15 зок.

Формула изобретения

Из носос той кий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и железо, о т л н ч а ю шийся тем, что, с целью повышения удароустойчивости и теплоироводности, снижения потерь от брака при отливке и термо- 45 обработке, он дополнительно содержит ванадий, барий и кальций при следующем соотношении и компонентов, sec,%ç

Углерод 2,6-3,0

Кремний 0,2-0,7, Я}

Внедрение бронеплнт иэ предлагаемого чугуна разрешает проблему их надежчой эксплуатации в помольных аг/ регатах всех типоразмеров. Стойкость таких бронеплит, как минимум, в ?,О2,5 раза выае, чем бронеплит из применяемой в настоящее время марганцовистой стали Г13Л,.а потери от брака при отливке и термообработке на 25% ниже, чем иэ стали Г13Л, и на 35-40% ниже, чем иэ известного чугуна

ИЧХ12Г5 (ЗООХ12Г5).

Экономический эффект от внедрения чугуна, применительно к бронеплитам при использовании нх на одной мельни- це средней мощности, составит не менее 40,0 тыс, рублей. с

10,5 llт2 11,6 0,24 0,22 0,21 468

11,1 11,5 11 8 0,27 0,24 0,22 484

12,2 13,1 13,7 0,26 0,25 0,23 496

Источники информации; принятые во внимание при экспертизе

1. Гарбер M.Е . Отливки нэ белых износостойких чугунов. М., Машиностроение, 1972, с.12.