Износостойкий чугун

Союз Советсиик Свцналистмческик РеслублинОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ нц 865952 К АВТОРСКОМУ СВИ ИТИЛЬСТВУ(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 открытиЯ(23) Приоритет Опубликовано 230981. Бюллетень Мо 3% Дата опубликования описания 23. 09. 81(088.8) гф щ г.,Б.Н.Богомолов, В,П,Ткаченко, В.А.Самойленк 4, А,.ЦОгороднйкбй",".Е.Н.Мухин, Л.А.Виханский, Э.З.Тильман, В.ВЗГурьяшкин,П .Е .Головин, А.С.Баранкин и М .И .Андрианфр .Государственный всесоюзный институт цементеой провйщяейкости,(72) Авторы изобретаиия(54) ИЗНОСОСтойКий ЧУГУН Изобретение относится к металлур- гии,в частности к износостойким чугунам с повышенной удароустойчивостью, предназначенным для изготовления деталей, работающих в условиях абразив 5 ного износа с ударными нагрузками, напрймер бронеплит трубных мельниц.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо О му эффекту является чугун 11 ИЧХ 12 Г 5 (ЗООХ 12 Г 5), содержащий, ЪфУглерод 2,6-3,0Кремний 02-0,7Марганец 4,5-5,2Хром 11,0-18,0 15Зелезо ОстальноеНедостаток 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 отпив" ках неответственного назначения и5 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 броне- плит, 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,Для достижения поставленной целив известный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром,и железо , дополнительно вводят ванадий,барий и кальций при следующем соотношении интредиентов, вес.:Углерод 2,6-3,0Кремний 0,20 070Марганец 4;5-5,2Хрогл 11,0-18,0Ванадий 015-0,45Барий 0,03-0,1Кальций 0)006-0,04Железо ОстальноеДля получения указанного химического состава индукционной плавки напечи ЛЯЗ-67 выплавляют чугун на 1граничные и средние пределы легирования по всем составляющим компонентами отливаютобразцы для их испытаний.Аналогичным образом получают образцыиз известного чугуна. 2Критерием оценки снижения трещинообраэований в пердлагаемом и известном чугуне. т,е, снижения потерь отбрака при отливке и термообработке относительно укаэанного параметра, принимают теплофизчческие свойства чугунов, в частности их коэффициент линейного расширения и теплопроводностьКритерием оценки удароустойчивости предлагаемого и известного чугуна принимают количество ударов доразрушения образцов из обеих чугунов,испытанных на конце МК-НИЗ, с энергией удара 24 кгм.Химические составы, теплопроводность и удароустоичнвость чугуновприведены 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 склонностьчугунов к усадке и к образованию горячих трещин прн отливке и термообработкеИзвестный чугун, обладающийменьшей теплопроводностью и большимкоэффициентом линейного расширения,ПЬдвержен большей усадке и склонен кбольшему образованию трещин при отливке и термообработке, чем предлагаемый,Представленные сравнительные данные испытаний на удароустойчивостьтакже свидетельствуют о преимуществах предлагаемого чугуна,Таким образом,при повышении теплопроводности, снижении коэффициентаего линейного расширения и повышенииудароустойчивостн чугуна создаютсяпредпосылки для расширения областиего применения.Улучшение теплофиэических свойствчугуна и повышение его удароустойчивости объясняется тем, что введениев чугун ванадия в пределах 0,15-0,45способствует повышению дисперсностипродуктов распада аустенита, перлитприобретает орбитообразную форму,увеличивается количество карбиднойфазы, что оказывает положительноевлияние на улучшение теплопроводности.,Легирование ванадием в укаэанныхпределах существенным образом измельчает структуру отбела и обеспечиваетнаивысшее приращение механическихсвойств; каждые 0,15 ванадия прн заданном соотношении компонентов увеличивают прочность перлита на 1,52 кг/мм , а удароустойчивость чугуна5 на 8-10.Введение в чугун менее 0,15 ванадия существенного влияния на его свойства не оказывает, а содержание ванадия более 0,45 нецелесообразно, таккак это приводит к значительному укрупнению карбидов в структуре, потереудароустойчивости и ухудшению теплофизических свойств.Введение кальция обусловлено тем,25 что он при температурах металлургических процессов склонен образовыватьс 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 известнымзначительно меньше газов, серы, неметаллических включений, обладающих высокой теплоизолирующей способностью,З 5 что также положительно сказывается наулучшении его теплофизических свойстви удароустойчивости, а в конечномсчете способствуют расширению областиприменения чугуна и снижению. потерь40 от брака при его отливке и термообработке.Особенно важно влияние кальция наперераспределение вклю"еннй с очищением от них границ зерен.модифицированного металла. Наибольшее приращение достигаемых свойств приобретаетчугун при введении в него кальция впределах 0,006-0,04,Введение в известный чугун бария0 в пределах 0,03-0,1 обеспечиваетстабилизацию перлита в структуре чугуна, повышает его Физико-механические свойства, особенно удароустойчивость.Введение в чугун бария в количест 55 вах ниже 0,03 не обеспечивает полу"чение желаемых преимуществ в преднагаемом чугуне,Содержание же бария выше 0,1 нецелесообразно, так как в этом случаеЩ дает себя знать его графитизирующаяспособность, приводящая к потере теплопроводности и снижению чугуном соРи отивляемости ударным нагрузкам.Таким образом, введение в состав65 известного чугуна ванадия, кальция и865952 Химический состав чугунов,Коэффициент линейного расширения при температуре, С Колиеплопроводность при температуре, С чествоударовдо разрушения Ва Са 81 Мп Чугун лавка(М 1 1 100 300 500 100 300 500 Извест ный285 2,6 0(204(5 11(О -2,8 0(454,8514,5286 287 3,0 О(705,2 18,02,6 О 204 5 11,00,150,03 0,006 9,8 2,8 О, 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 Предлагаемый 289 3 00 705 2 18(00 450,10 О 04 9 7 10,1 10 5 О 32 0,30 О 28 597 МарганецХромВанадийБарийКальцийИеле.зо 4 5-5(2 11-18 0,15-0,45 0,03-0,1 0,006-0,04 ОстальноеСоставитель А,СоловейРедактор Н,Егорова Техред М,Рейвес Корректор М. Шарошн Тираж 684 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва( Ж, Раушская наб., д, 4/5Заказ 7 995/41 Филиал ППП (фПатент"г. Ужгород, ул. Проектная, 4 бария в заданных соотчошеннях обеспечивает 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 качестве 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 изобретения40Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и железо, о т л н ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения удароустойчивости и теплоироводности, снижения потерь от брака при отливке и термо обработке, он дополнительно содержит ванадий, барий и кальций при следующем соотношении и компонентов, вес,Ъ:Углерод 2,6-3(0 Кремний 0,2-0(7 , 50 Внедрение бронеплнт иэ предлагаемого чугуна разрешает проблему их надежчой эксплуатации в помольных агlрегатах всех типоразмеров. Стойкость таких бронеплит, как минимум, в 2,0- 2,5 раза выае( чем бронеплит изприменяемой в настоящее время марганцовистой стали ГХЗЛ а потери от брака при отливке и термообработке на 25%ниже, чем иэ стали Г 13 Л( и на 35-40 ниже, чем иэ известного чугуна ИЧХ 12 Г 5 (ЗООХ 12 Г 5). Экономический эффект от внедрениячугуна, применительно к бронеплитампри использовании нх на одной мельни-це средней мощности, составит не ме"нее 40,0 тыс, рублей.с 10,5 11(2 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 экспертизе1. Гарбер М.Е . Отливки нэ белых износостойких чугунов. М Машиностроение, 1972, с.12.