Чугун

(Л 1 а Ч е плиты звестны кдзднноОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ ОПИСАНИЕ ИЗО К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(71) Государственный всесоюзный научноисследовательский институт цементнойпромышленности(56) Авторское свидетельство СССРВ 1611974, кл. С 22 С 37/10, 1988,(57) Изобретение используется при эксплу-.атации узлов и деталей в условиях интенсивного абразивного и гидроабразивногоизнашивания, например мелющие тела ибронефутеровочные плиты трубных мельниц, Сущность изобретения: чугун содержит, мас,0; 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 бронефутеровочнь шаровых мельниц.В промышленности широко и сплавы и чугуны. применяемые по у му назначению,Однако эти сплавы в промышленности не нашли широкого использования в силу низких технологических характеристик и невысокой эксплуатационной надежности в условиях динамических нагрузок при гидро- абразивном и абразивном изнашивании. 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 дробильна-размольного оборудованиа(бронеплит, перегородок, мелющих тел и др.) из предлагаемого сплава увеличивается на 40 - 500 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.0: углерод 2,8 - 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 при высоких ударных на 1744141барий и азот при следующем. соотношении 25компонентов, мас. о: углерод 2,5 - 3,5; крем 30 40 50 55 груэках, особенно в условиях гидроабразивного износа. Объясняется это тем, что при сухом помоле происходит взаимодействие шаров на более мягкой основе, а при гидро- абразивном 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 иси ыта ний. Аналогичн ым образом получаютизвестные образцы,В табл, 1 и 2 приведены химическиесоставы, пластические и ударные свойства. Как видно из табл. 1 и 2, пластические иударные 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 оь 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 5 10 15 20 следствие. стабилизирует высокие пластические и ударные свойства чугуна. Ввод 0,02 - 0,12,6 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 благоприятно сказывается на служебных характеристиках чугуна.Так, установлено, что присутствие в чугуне в указанных пределах оптимального суммарного соотношения карбидообразующих элементов (хром, марганец, ванадий) кграфитообразующим (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 О по сравнению с известным, а годовой экономический эффект от внедрения мелющих= (442 -68 9.,1 ты 22) ЗОО 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, о т л и ч а ю щ и й с я 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 - 0,15Титан 0,05 - 0,15 Ванадий 0,2 - 0,6 Бор 0,005 - 0,05 Барий 0,02 - 0,12 10 Азот 0,02 - 0,12Железо Остальноепричем соотношение карбидообразующих элементов: хрома, марганца, ванадия, к графитообразующим: никеля, титана и алюми ния31.