Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН А ии 1120030 а) С 22 С 37 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ СТВУ 0,002-0, 100Остальное сурьма Железо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИ АВТОРСКОМУ СОЙДЕТ(71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов и Украинский ордена Трудового КрасногоЗнамени научно-исследовательский институт металлов(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 441329, кл, С 22 С 37/Об, 1974.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Р 3394302/22-02,кл, С 22 С 37/10, 1982.(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод,кремний, марганец, хром, ванадий,титан, фосфор, медь и железо, о тл и ч а ющ и й с я тем, что, с целью стабилизации структуры и твер- дости по сечению отливки, повьппения износостойкости, коррозионной и эксплуатационной стойкости при сохранении удароустойчивости, он дополнительно содержит алюминий, молибден, 1 никель, олово и сурьму при следующем соотношении компонентов, мас, Х:Углерод 2,8-3,8Кремний 0,5-1,5Марганец О, 3-0,9Хром 0,25-0,80Ванадий 0,2-0,8Титан О, 01-0, 16Фосфор 0,1-0,7Медь . 0,02-0,10Алюминий 001-010Молибден 0,005-0,010Никель 0,01-0,10Олово и30ВанадийТитанФосфорМедьАзотЖелезо 10,05-0,50 0,04-0,40 0,07-0,90 0,05-0,50 0,003-0,040 Остальное УглеродКремнийМарганецХромТитанВанадийфосфорЖелезо 2,8-3,61,2-2,8.0,4-0,90,1-0,80,1-0,30,1-0,20,1-0,4Остальное 35 3-3,60,6-2,5 0,2-1,5 0,06-0,80 УглеродКремнийМарганецХром 1 11200Изобретение относится к металлургии, конкретнее к горнообогатительной промышленности, в частности к чу. гуну, предназначенному для изготовления литых мелющих тел.Мелющие тела являются рабочими ор 5 ганами шаровых мельниц и их эксплу-атационная стойкость оказывает боль- шое влияние на скорость измельчения руды. В процессе измельчения руды мелющие тела, имеющие форму шара или цилиндра, полностью истираются и поэтому срок их службы определяется из. носостойкостью материала по всему се чению мелющего тела при отсутствии15 раскалываемости и коррозионной стойкостью, обеспечивающей долговечность деталей.Известны чугуны, которые могут быть использованы для отливки мелю 20 щих тел, однако они имеют низкую из" носостойкость и высокую раскалываемость мелющих тел из-за наличия в структуре чугуна большого количества ледебурита. Кроме того, указанные25 материалы не отличаются высокой кор 1 розионной стойкостью, что важно при эксплуатации мелющих тел.Известен чугун 1 следующего химического состава, мас. %:30 Существенным недостатком данного 40 чугуна является низкая износостой-,. кость мелющих тел, особенно при содержании кремния 2%, из-за появления в структуре чугуна графитно-ферритной эвтектики, количество которой увели чивается от поверхности к центру мелю щего тела. Данный чугун отличает также низкая коррозионная и эксплуатационная стойкость.Наиболее близким по технической 50 сущности к предлагаемому является чугун 2 следующего химического состава, мас. %: Однако известный чугун не позволя ет получить высокую коррозионную стойкость, износостойкость при достаточной удароустойчивости, так как имеет неоднородную структуру матрицы а грубый графит в виде розеток снижает коррозионную стойкость из-за наличия микропор.Целью изобретения является стабилизация структуры и твердости по се- чению отливки, повышение износостойкостиу коррозионной и эксплуатационной стойкости при сохранении удароустойчивости чугуна.Поставленная цель достигается тем, что в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, титан, фосфор, медь и железо, додол. нительно введены алюминий, молибден, никель, олово и сурьма при следую-щем соотношении компонентов, мас,%:Углерод 2,8-3,8Кремний 0,5-1,5Марганец 0,3-0,9Хром 0,25-0,80Ванадий 0,2-0,8Титан О, 01-0, 16Фосфор 0,1-0,7Медь 0,02-0,10Алюминий аь 0,01-0,10Молибден 0,005-0,010 Никель 0,01-0,10Олово исурьма 0,002-0,100 Железо ОстальноеВ качестве примеси чугун может со. держать серу в количестве до 0,15 мас,%.Снижение содержания кремния до максимального значения 1,5% против 2,5% позволяет повысить коррозионную стойкость чугуна на 30%. Содержание марганца ограничивается 0,9%, так как дальнейшее его увеличение не оказывает заметного влияния на опреде ляемые характеристики.В предлагаемом чугуне снижено содержание титана, что объясняется его влиянием на формирование графитных включений при содержании до 0,16% а следовательно, на глубину проникно вения продуктов коррозии в тело от- ливки30 3 11200Содержание хрома и ванадия повышено с целью получения структуры белого чугуна с чисто перлитной матрицей, что также способствует повышению коррозионной стойкости.5Верхний предел содержания фосфораи меди снижен до 0,7 и О, 1 Е соответственно, так как свойства остаютсяпри атом на одном уровне с чугуном,содержащим 0,9 Е Р и 0,5 Е С,10В состав чугуна дополнительновведены микродобавки алюминия, молибдена, никеля, сурьмы и олова. Введение этих добавок обусловлено их ад.дитивным влиянием на формированиеструктуры и свойств чугуна (коррозионной стойкости, эксплуатационнойстойкостиизносостойкости). Особенносильное положительное влияние оказы"вают эти добавки в сочетании с Сц,Ч.Снижение содержания меди в чугунеобусловлено введением никеля, оловаи сурьмы, суммарное действие которыхпозволяет получить более устойчивыйэффект по коррозионной и эксплуатацианной стойкости. Алюминий и молибденв сочетании с рассмотренными элементами позволяют, несмотря на введениекарбидообразующих элементов Бп и 8 Ь,поддерживать удароустойчивость навысоком уровне.Таким образом, введенный комплексэлементов в сочетании с 7, Сг, Тд,Си, позволяет повысить износостой-кость,коррозионную и эксплуатационную стойкость, стабилизировать структуру и твердость чугуна по сечениюотливки при сохранении высокой удароустойчивости, Нижние пределы содержа.ния А 1, Мо, И. и суммы (Яп+БЬ) выбраны исходя из экспериментально установленного факта начала их действия.Верхний предел установлен исходяиз экономических соображений и возможности повышения свОйств при введе 45нии микролегирования.В табл. 2 представлены результатыисследования износостойкости, коррозионной и эксплуатационной стойкости,удароустойчивости, твердости микроструктур для 10-ти составов чугунов, 50представленный в табл. 1. Сравнивают свойства известного, базового (поГОСТ 24384-80 "Цилиндры Мелйщие чугунные для мельниц шаровых") и предлагаемого составов чугуна. 55 30 4Каждый из сравниваемых сплавов изготавливают путем выплавки металла в основной индукционной 50-килограммовой печи, В качестве шихты используют литейный чугун и стальной лом. Для достижения заданного содержания углерода и легирующих в чугун вводят соответственно электродный бой и ферросплавы. Различное содержание новых элементов достигается за счет присадок в ковш ферросплавов и лигатур. Температура металла перед залив кой соответствует 1350-1450 С.аИзносостойкость мелющих тел оценивают по отношению величины износа эталона к величине износа исследуемого чугуна. За эталон выбран чугун с 2,0 Ж углерода. Испытания проводят на машине МИМ по методике Укрниимета путем трения скольжения образца диаметром 10 мм по абразивному кругу. Удароустойчивость определяют по количеству ударов, выдержанных мелющим телом до разрушения на вертикальном копре при энергии удара 22,5 Дж, Коррозионную стойкость определяют по потере веса в проточной водопроводной воде в г/м день количества корро. дирующего вещества на единицу времени.Образец представляет собой отливку в виде мелющего тела: цилиндр диаметром 22 мм, длиной 24 мм при радиусе закругления нижнего торца 5 и конус- ности 1;10 (вес 120 г).Эксплуатационную стойкость определяют по работе мелющих тел в лабораторной шаровой мельнице, позволяющей создать условия работы деталей, аналогичные промышленным.Как показали проведенные испытания, предлагаемый чугун отличается лучшим качеством, его применение для изготовления мелющих тел на Макеевском труболитейном заводе позволит сэкономить о 15 тыс. т. чугуна в год. Ожидаемьй экономический эффект от использования предлагаемого чугуна при производстве одной тонны мелющих цилиндров составит 27,72 руб. Ожидаемый годовой экономический эф. фект при объеме производства литых мелющих цилиндров из чугуна предлагаемого состава 40 тыс. т составит 1109 тыс. руб..СЧСОл1 о о 1 Э мло иЪ СЧ СО л л о о СО л оф о . - о о о о л л л о о офеЩ о о о л л л о о о СЧ 0 о о л л л о о о Ю ОЪ л л о,о ОЪ О л л о,о 1 1 1м фо оо ол ло о 0( ) чо ол л1о о1м1оло о о СО ГЪ ол л л о о о 1 сЛ Ю СЧ 1 м м л о о оСЧ СЧВ л л л о о, о-1- т т -Твердость по продольному сечению мелющего тела (НВ) на расстоянии, мм, от края меньшего диаметра,честкость 30 20 10 во раз 420 450 5,45 1,3 500 20 520 520 520 4,72 1,04 20 1,8 525 515 520 4,40 520 1,10 20 3,1 530 520 525 4 ф 28 530 52 525 1,18 22 3,2 548 550 580 5,01 541 524 525 0,9 19 3,3 460 440 520 5,41 470 500 445 0,85 1,2 550 540 550. 4,31 550 548 540 1,2 22 3,4 535 530 535 4,20 532 538. 530 1,2 20 3,1 540 540, 535 540 540 540 4,04 1,2 25 3,2 10 450 410 440 450 480 500 5,82 0,9 22 1,2 7695 21. Т ав 02 Поущсноефант , г.Уагород, ул.Проектная, 4 Состав чугуна 440 480 400.515 500 510 Корроэионнаястойкость,гамвдень Эксплуатацинная тойОтносительная износостойкость,к-во Ударостойкостьколиударовдо раз-,рушения