СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОТЛИВОК ИЗ ИЗНОСОСТОЙКОГО БЕЛОГО ЧУГУНА Российский патент 2007 года по МПК C21C1/08 C22C37/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к способам получения отливок из белого чугуна, которые могут использоваться в качестве быстроизнашивающихся деталей, например мелющих тел шаровых мельниц, сменных деталей горнорудного, металлургического оборудования, а также деталей нефтегазодобывающего оборудования.

Известен способ получения отливок из белого чугуна, включающий изготовление их в песчано-глинистых формах, при этом чугун содержит, мас.%:

Углерод1,8-3,6Кремний3,0-3,5Марганец0,2-5,0Хром3,5-4,9Алюминий0,01-0,8Молибден0,01-0,2Ванадий0,01-0,5Медь0,1-1,8Никель0,1-0,5Церий0,01-0,3Кальций0,01-0,3Железоостальное

Чугун имеет твердость НВ 228 - НВ 652. Пониженная твердость этого чугуна достигается в медленно охлаждаемых частях отливки, имеющих в силу этого структуру серого чугуна, а повышенная - в быстроохлаждаемых частях отливки, имеющих структуру белого чугуна, между которыми находится переходная зона от структуры серого к структуре белого чугуна.

Недостатками этого чугуна являются: неравномерная твердость в разных частях отливки, пониженная твердость в медленно охлаждаемых частях отливки, что предопределяет их низкую износостойкость, высокое содержание дорогих и дефицитных легирующих элементов (хром, никель, молибден, медь, церий, кальций), что определяет высокую стоимость чугуна из-за наличия дорогих легирующих элементов. (См. Н.Г.Гиршович. Чугунное литье. Металлургиздат, 1949, с.463-469.)

Известен способ получения литой заготовки из белого износостойкого чугуна для быстроизнашиваемой детали, включающий выплавку, легирование и модифицирование чугуна, с получением заданного состава чугуна, получение отливки заливкой заданного состава чугуна в песчаную или металлическую форму, очистку и термообработку отливки, отличающийся тем, что выплавку чугуна осуществляют расплавлением в электропечи железоуглеродистой шихты с одновременным легированием его на заданный состав, модифицирование осуществляют силикобарием при сливе в ковш нагретого в печи до температуры 1400-1470°С расплава, а термообработку осуществляют в виде высокотемпературной нормализации с нагревом до температуры 1050-1100°С и выдержкой при ней 2-3 ч и последующего высокотемпературного отпуска с нагревом до температуры 690-710°С, выдержкой при ней 6-7 ч и охлаждением с печью до температуры 400°С, а затем на воздухе, при этом после модифицирования получают чугун следующего состава, мас.%:

Углерод2,4-4,0Кремний0,5-1,5Марганец2,0-4,0Никель2,0-4,0Хром8,0-12,0Молибден0,5-0,8Бор0,1-0,3Барий0,005-0,001Фосфор0,02-0,10Сера0,02-0,07ЖелезоОстальное

(См. описание к патенту РФ №2113495, МПК ⁶ С21С 1/08, опубл. 20.06.1998 г.).

Недостатки этого аналога аналогичны недостаткам предыдущего способа.

Задачей и техническим результатом изобретения является получение отливок из чугуна с высокой твердостью, равномерной во всех их частях, обеспечивающей высокую их износостойкость при относительной невысокой стоимости отливок.

Указанный технический результат достигается тем, что в способе получения отливок из износостойкого белого чугуна, включающем выплавку чугуна и последующую заливку его в разливочный ковш, выплавляют чугун в индукционной или дуговой печи следующего химического состава, мас.%:

Углерод3,1-3,9Кремний2,10-2,65Марганец0,60-0,80Хром0,80-1,00Никель0,65-1,00Медь0,80-1,00Ванадий1,00-1,60Железоостальное

а затем непосредственно в разливочный ковш вводят борсодержащую и церийсодержащую лигатуру до содержания в чугуне, мас.%:

Бор0,02-0,06Церий0,02-0,05

Предлагаемый способ получения отливок из белого чугуна позволяет получить структуру белого чугуна высокой твердости и износостойкости при невысокой себестоимости отливок.

При введении борсодержащей и церийсодержащей лигатуры чугуна непосредственно в разливочный ковш достигается быстрая его кристаллизация и быстрое охлаждение отливок, что при определенной температуре заливки и указанном химическом составе чугуна обеспечивает получение структуры белого чугуна во всех их частях и в силу этого их высокую равномерную твердость и износостойкость.

Такой состав белого чугуна и такой способ получения отливок из белого чугуна выбраны на основе проведенных исследований, устанавливающих влияние вводимых элементов на структуру и свойства отливок.

Содержание серы и фосфора выбрано из условия внесения их в чугун шихтовыми материалами.

Пример. Выплавляли в индукционной печи ИЧТ-6 чугун заявленного химического состава из чушкового чугуна, стального и чугунного лома, вводили феррованадий, ферроникель, феррохром и медь, в разливочный ковш вводили борсодержащую и церийсодержащую лигатуру и получали отливки мелющих шаров диаметром 60-120 мм. Химический состав шихты чугуна, температура заливки, механические свойства полученных отливок приведены в таблицах 1, 2, 3, 4. Из таблиц видно, что отливки, полученные заявленным способом, обладают высокой твердостью и износостойкостью равномерно во всех их частях.

Таблица 11.Химсостав чугуна, вес.%СSiMnVСеCrNiCu3,102,100,601,000,0200,800,800,80BSP     0,0200,0200,020     2.МодифицированиеЛигатураФС30Р3М20Ферроборал% ввода1,20,08Место вводав ковшв ковш3.Вид излома образцаБелый чугун4.Механические свойстваТвердость, НВПрочность, σ_B, МПаУдлинение, δ, %5804250

Таблица 21.Химсостав чугуна, вес.%СSiMnVСеCrNiCu3,412,480,791,40,0380,870,970,85ВSP     0,0300,0180,014     2.МодифицированиеЛигатураФС30Р3М30Ферроборал% ввода0,80,16Место ввода-в ковш3.Вид излома образцаБелый чугун4.Механические свойстваТвердость, НВПрочность, σ_B, МПаУдлинение, δ, %5603900

Таблица 31.Химсостав чугуна, вес.%СSiMnVСеCrNiCu3,672,600,671,60,0350,850,820,95ВSP     0,0600,0160,09     2.МодифицированиеЛигатураФС30Р3М20Ферроборал% ввода1,60,24Место вводав ковшв ковш3.Вид излома образцаБелый чугун4.Механические свойстваТвердость, НВПрочность, σ_B, МПаУдлинение, δ, %5904270

Таблица 41.Химсостав чугуна, вес.%СSiMnVСеCrNiCu3,902,650,801,40,0401,001,001,00ВSP     0,0500,0180,16     2.МодифицированиеЛигатураФС30Р3М20Ферроборал% ввода1,30,2Место вводав ковшв ковш3.Вид излома образцаБелый чугун4.Механические свойстваТвердость, НВПрочность, σ_B, МПаУдлинение, δ, %5703270

Введение церия стимулирует карбидообразование при получении отливок из белого чугуна.

Бор при малых добавках размещается в ядрах дислокации, закрепляет их, что обеспечивает твердость и износостойкость выплавляемого белого чугуна.

Изобретение относится к металлургии, в частности к получению отливок из белого чугуна, используемых в качестве быстроизнашивающихся деталей, например мелющих тел шаровых мельниц, сменных деталей горнорудного, металлургического и нефтегазодобывающего оборудования. В печи выплавляют чугун следующего химического состава, мас.%: углерод - 3,1-3,9; кремний - 2,10-2,65; марганец - 0,60-0,80; хром - 0,80-1,00; никель - 0,65-1,00; медь - 0,80-1,00; ванадий - 1,00-1,60; железо - остальное, при этом борсодержащую и церийсодержащую лигатуру вводят непосредственно в разливочный ковш до содержания в чугуне, мас.%: бора - 0,02-0,06; церия - 0,02-0,05. Изобретение позволяет получить отливки из чугуна с высокой твердостью, равномерной во всех их частях, обеспечивающей высокую износостойкость при относительной невысокой стоимости отливок за счет снижения содержания дорогих и дефицитных легирующих элементов. 4 табл.

Способ получения отливок из износостойкого белого чугуна, включающий выплавку чугуна и последующую заливку его в разливочный ковш, отличающийся тем, что выплавляют чугун в индукционной или дуговой электропечи следующего химического состава, мас.%:

Углерод3,1-3,9Кремний2,10-2,65Марганец0,60-0,80Хром0,80-1,00Никель0,65-1,00Медь0,80-1,00Ванадий1,00-1,60ЖелезоОстальное

а затем непосредственно в разливочный ковш вводят борсодержащую и церийсодержащую лигатуру до содержания в чугуне, мас.%:

Бор0,02-0,06Церий0,02-0,05