Чугун

(51)5 С 22 С 37/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 2орское свидетельст 1, кл. С 22 С 37/1 ское свидетельство 8, кл. С 22 С 37/О УН бласт азраб Изобретение относитеталлургии, в частносе составов чугуна. овьппение жиднии уровня Цель изобретения - п котекучести при сохране абразивной стойкости,Выбор граничных предело ния компонентов обусловлен(71 ) Днепропетровский инженерностроительный институт(53) 669.13.196(088.8) щимУглерод вводится в количестве2,32,7% для создания износостких карбидов тех карбидообразующметаллов, которые присутствуют всплаве, и сохранения высокой жидктекучести. При содержании ниже 2резко падает жидкотекучесть,содержании углеродов вьппе 2,7дает ударостойкость из-за появ структуре большого количествакотвердой структурной составляющКремний в интервале 0,62,5необходим для сохранения высокой 801571 О 96(57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано припроизводстве чугунных мелющих тел.Цель изобретения - повьппение жидкотекучести при сохранении уровня абразивной стойкости. Новью чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 2,3-. 2,7; Я 0,62,5; Мп 0,5-1,5; Сг 1,2-1,8; Ч 0,030,3; Тз. 0,05-0,2; Ва 0,01-0,02 у РЗМ0,025-0,06 и Ре остальное. Дополнительный ввод в состав предложенногочугуна Т, Ва и РЗМ 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 чего падает абра зив ос тойк ос ть .Марганец в пределах концентрации О, 5 1, 5% уменьшает пленообразование, т,е, повышает жидкотекучесть, 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 содер" жании марганца менее 0,5% падает аб- разивостойкость, так как уменьшается дисперсность продуктов распада аустенита. Менее 0,5% марганца не оказывает влияние на содержание серы в расплаве, так как первые порциинаибольшая среди РЗМ (301,2 ккал/моль)одифицирующее влияние лантана в соетании с церием более значительно, ем без церия, Это влияние лантанач 50 Мччприводит к повышению ударостоикостии абраэивостойкости сплава. Менее0,01 лантана не оказывает влиянияна упрочняющее действие перлита,так как первые порции лантана расходуются на рафинирование сплава. При"садка лантана более 0,025 экономически нецелесообразна, так как увеличение эффекта модифицирования не 55 марганца связываются с кйслородом,При содержании марганца более 1,5 появляются пятна остаточного аустенита, что приводит к падению ударостойкости и абразивостойкости.Хром в количестве 1,21,8 вводится для образования в структурехромистых карбидов высокой твердости, которые обеспечивают высокуюабразивостойкость сплава, При содержании хрома менее 1,2 . снижаетсяколичество 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 пределах0,030,3 присутствует для увеличения дисперсности эвтектической составляющей, что увеличивает его ударостойкость. При содержании ванадияменее 0,03 эффекта модифицированияне наблюдается, а выше 0,3 ванадийне увеличивает модифицирующий эффектдля данного сплава и для этого типаотливок экономически нецелесообразно.Титан присаживается в интервалеконцентраций 0,050,2 для повышения микротвердости карбидов, что ведет к увеличению абразивостойкости.При содержании титана ниже 0,05 . неповышается микротвердость карбидов,а при содержании титана выше 0,20 наблюдается повышенное образованиеплен ТхО, понижающих жидкотекучесть.Лантан вводится в виде РЗМ в пределах 0,010,025 , повышает микротвердость перлита и в значительнойстепени способствует очищению границ40первичных зерен от вредных примесей,особенно от сульфидов, которые сохраняются после взаимодействия с марганцем, так как свободная энергияреакции образования сульфидов лантана наблюдается. Кроме того, увеличивается вероятность образования по границам зерен крупных интерметалловРЗМ, ухудшающих механические свойства.Церий, как и лантан, вводится впредложенный чугун в виде лигатурына основе кремния. Церий образуеттугоплавкие неметаллические включения (преимущественно СеО), которыеявляются дополнительными центрамикристаллизации, а также, адсорбируясь на гранях растущих кристаллов,препятствует их росту и увеличиваетпереохлаждение, что дает возможностьобразованию 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 абразивостойкостисплава. При содержании в-рия менее0,015 эффект модифицирования незначителен. Ввод церия совместно с другими необходимыми модификаторами более 0,035 нецелесообразен как сэкономических соображений, так и подостигаемому 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 количестве0,010,02 для уменьшения образования плен СгОэ и удаления серы,что повышает жидкотекучесть и ударостойкость. Увеличение жидкотекучестиособенно важно при отливке таких деталей, как цилиндры мелющие на кокильной машине конвейерного типа,где они заливаются через специальнуюзаливочную чашу с 4.,67 выпускнымиотверстиями диаметром 1012 мм,Содержание бария менее 0,01 не оказывает существенного эффекта на жидкотекучесть сплава, а при содержании бария выше 0,02 уже сам барийобразует поверхностные плены, понижающие жидкотекучесть,Чугун выплавляли в печи ИСТ,06с кислой футеровкой по общепринятойтехнологии. Готовят три смеси ингре15 7 096 5диентов (плавки 13), в которых содержание компонентов на нижнем пре",деле (плавка к 1), среднее (плавка2) и на верхнем пределе (плавка й 3). Выплавляют также два сплава, в которых содержание элементовниже нижних пределов (плавка4) ивыше верхних пределов (плавка В 5).Одновременно выллавляют сплавы понижнему пределу, среднему содержаниюи верхнему пределу химических элементов прототипа (плавки 6 - 8 соответственно).Для введения в сплав необходимыххимических элементов используют следующие материалы: ферромарганец,ФМн 78 А, угар марганца в печи с кислой футеровкой 35%; феррохром,ФХ 800 Б, угар хрома 5%; ванадий,ВЮ, угар ванадия 42%; титан губчатый, ТГОА угар титана 42%;силикобарий, ФС-бО (бария 22%, кремния 35% ост, железо), угар баоия35%; церий и лантан в составе лигатуры ФСЗО РЗМ ЗОБ,Содержание основных компонентовлигатуры следующее, мас.%: церий 22,лантан 8, углерод 0,30,5, кальций 0,40,5, кремний 40, железоостальное. Угар редкоземельных металлов 3 %.Феррохром присаживают в тигельпечи вместе с шихтой, ферромарганец, ванадий и титан в расплавленныйметалл при 13801400 С. После перегрева сплава до 1500 С и выдержкив печи 1015 мин производят выпускметалла в ковш, на дне которого находились разогретые до 500 С силикоХимический сотав чугуна, мас.Е Чугун Абразивостойкостьпотерямассы) Д Жидко- текучесть, РЗМ Ва В Ре С Бх Мп Сг Т 1 Предложенный 2,3 0,6 2,5 15 0 51,03 1,2 0,05 0,03 О, 025 0,01 - Ост. 360 7,81 385 772 405 7,64 016 О, 04 0.0 5 - г0,3 0 06 002,54 0,12 1,8 0,2 2,7 2,5 1,5 Извест 305 7,44 320 7,12 330 6,92 0,08 0,05 -"- О, 16 0-3,0 2,2 0,2 7,93,2 247 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 верхнемупределу модифицирование производятв печи в колокольчике из фольги, который вводят с помощью штанги. Температуру замеряют платинородиевойтермопарой погружения.После очистки шлака производят 1 ц заливку сухих песчано-глинистыхформ с заготовками для образцовна абразивный износ и спиралью Кер-.ри. Цилиндры мелющие (цильпебсы)отливают в кокиль, снятый с конвейерной установки.Абразивостойкость сплавов определяют на установке СМЦпри сухомтрении по абразивному кругу диаметром 50 мм и толщиной 15 мм при ско" 20 рости вращения 200 об/мин в течениемин, Величину износа определяютпо потере массы образцов диаметромО + 0,5 мм и длиной 25 ф 0,1 мм поформуле25 И =" 100 где И - износ, %;- первоначальная масса образца, г;- масса образца после испы"ттаний, г.Жидкотекучесть определяют по дли" не залитой спирали (Ь) при температуре заливаемого металла 13301340 С.Химические составы известного и предложенного чугуна, а также ихжидкотекучесть и абразивная стойкость приведены в таблице. чугуна Тх, Ва и РЗМ обеспечиваетповышение жидкотекучести в 1,08-1,22.1571096 раза при сохранении уровня абразивной стойкости,формула изобретения 0,025-0,060Остальное Составитель И, КосторнойТехред М.Ходанич Корректор С, Шекмар Редактор О, Спесивых Заказ 1488 Тираж 488 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул, Гагарина,101 Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий. и железо, о т л и ч а ю щ и й с я 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 2,3-2,7Кремний 0,6-2,5Марганец 0,5-1,5Хром 1, 2-1,8Ванадий 0 03"0 30Титан 0,05-0,20Барий 0,01-0,02РедкоземельныеэлементыЖелезо