Чугун для мелющих тел Советский патент 1986 года по МПК C22C37/06 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для мелющих тел, работающих в условиях ударно-абразивного износа.

Цель изобретения - улучшение жид- котекучести чугуна и повышение уДаро- устойчивости мелющих тел в литом состоянии.

Выбор граничных пределов компонен-10 свойств.

тов, входящих в состав предложенного чугуна, обусловлен следующим.

Углерод. Как известно, углерод оказывает сильное влияние на степень эвтектичности сплава, а также на ко- личество и тип карбидной фазы. При минимальном содержании углерода (3,0 в структуре чугуна увеличивается количество пластичной высокожелезистой фазы, что обеспечивает его высокую ударную вязкость.

I

При содержании углерода ниже 3,0% заметно понижается жидкотеку- честь и соответственно заполняемость формы, так как падает степень эвтектичности сплава (менее 0,9) и увеличивается интервал кристаллизации. При максимальной концентрации углерода (3,4%) степень звтектичности равна 1,0, что обеспечивает максимальную заполняемость формы. При увеличении углерода свьше 3,4% наблюдается падение прочностных свойств чугуна, что в свою очередь отражается на снижении ударостойкости сплава. Это происходит в результате того, что сплав становится заэвтектическим (степень эвтектичности более 1,2) и появляются крупные заэвтектические карбиды, которые увеличивают хрупкость чугуна.

Кремний. Легирование сплава кремнием в указанном диапазоне концентраций повышает его эвтектичность и способствует образованию эвтектики на базе карбида хрома.

При содержании кремния ниже 2,2% понижается жидкотекучесть сплава и соответственно заполняемость формы, так как увеличивается склонность сплава к образованию плен, значительно снижакицих прочность литых изделий, Содержание кремния ниже предложенных концентраций приводит к появлению в структуре чугуна ледебурита, который также снижает прочностные свойства сплава и соответственно ударостойкость. При содержании кремния выше 2,7% происходит снижение ударостойкости сплава из-за значительного повышения хрупкости феррита.

Марганец. В указанных пределах концентраций марганец повышает дисперсность перлита, что приводит к увеличению твердости и ти чугуна без снижения

изкосоетоикос прочностных

Содержание марганца ниже 0,2% не оказывает существенного влияния на свойства сплава, так как он становится примесью.

Увеличение концентрации марганца в сплаве выше 1,2% значительно увеличивает хрупкость и соответственно снижает ударостойкость отливки.

Хром. Предложенная концентрация хрома обусловлена тем, что при наличии остальных компонентов сплава, она обеспечивает образование в структуре аустенитно-хромистокарбидной эвтектики на базе высокотвердых карбидов хрома (Сг, Fe) С , что в свою очередь обусловливает высокую стойкость на удар и износ.

При содержании хрома ниже 7,9% в микроструктуре сплава появляется ледебурит, который снижает прочностные свойства чугуна и соответственно ударостойкость.

Содержание хрома вьше 8,6% при концентрациях предложенных элементов практически не улучшает свойства сплава, а только удорожает его (увеличение содержания хрома на 1% удорожает ... 1 т чугуна на 5,1 р) .

Бор. Введенный в сплав в пределах указанных концентраций он увеличивает микротвердость перлита и повьицает прокаливаемость сплавов в перлитной области.

Содержание бора до 0,05% не оказывает ощутимого результата на микроструктуру чугуна.

Увеличивать содержание бора выше 0,15% нецелесообразно, так как значительно уменьшается содержание углерода в твердом растворе, что ухудшает прока/шваемость сплава. При содержании бора более 0,15% в структуре появляются структурно-свободные карбиды бора, что значительно охрупчив.ает сплав и соответственно снижает его ударостойкость.

Ванадий. В разрабатываемом сплаве ванадий вводится в сплав с целью его

3

модифицирования. Ванадий образует тугоплавкие карбиды перед кристаллизацией хромистой эвтектики. Карбиды ванадия служат дополнительными зародышами для кристаллизации хромистой эвтектики, вследствие.чего увеличивается количество ее колоний и соответственно измельчается микроструктура сплава. Измельчение структуры, как известно, ведет к повышению прочностных свойств и ударостойкости чугуна.

Этот эффект модифицирования при содержании ванадия ниже 0,08% незначителен.

Ввод ванадия вьше 0,22% экономически нецелесообразен, так как при недостаточном увеличении измельчения структуры наблюдается эффект перемодифицирования, т.е. укрупнения продуктов модифицирования, что приводит к снижению ударостойкости.

П.р и м е р . Для получения чугуна предложенного состава были приготовлены восемь смесей ингредиентов (плавки № 1-8, таблица), в которых содержание химических элементов варьировалось на н ижних и верхних пределах. Было выплавлено также 4 сплава (плавки 9- 13) ,содержание элементов в которьк находилось на уровне: выше верхних пределов (№ 9),верхних пределов (№ 10) ,сред1

2

3 4 5 6 7 8 9 10

3,002,2 1,2

3,402,2 0,2

3,002,7 1,2

3,402,7 0,2

3,002,2 0,2

3,402,2 1,2

3,002,7 0,2

3,402,7 1,2

3,602,80 1,40

3,402,70 1,20

27708

него содержания (№11) , нижних пределов (№ 12) и ниже нижних пределов (№ 13). Одновременно выплавлялись сплавы по нижнему пределу, среднему содержанию 5 и верхним пределам химических элементов прототипа (плавки № 14, 15 и 16 соответственно).

Каждая смесь сплавлялась отдельно в открытых индукционных печах с кис

лой футеровкой тигля. Металл перегревали до 1450 С. Разливка чугуна производилась при 1340-1350°С в сухие песчано-глинистые формы с получением шести помольных шаров диаметром 100 м. Одновременно заливали форму с видоизмененной пробой Руффа с сечением канала 4x12 мм. После полного охлаждения (до 80 С) отлитые шары освобождались от литников и испытывались на ударной установке, принцип действия которой основан на свободном падении шара на наковальню с высоты 6,5 м.

Химический состав и результаты приведены в таблице.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что предложенный сплав обладает лучшей жидкотекучестью и значительно большей ударостойкостью (в 2-3 раза) благодаря изменению соотношения компонентов в его составе.

11 12 13

Известный 14

15 1б

3,20 2,40 0,70 - 8,20 - 0,16 З.,00 2,20 0,20 - 7,90 - 0,08 2,90 2,00 0,15 - 7,80 - 0,06

28901130

1050

0,11 480 0,05 380 0,04 380

2,50 0,500,401,005,000,050,10 0,01 0,008 365 730 2,70 0,600,601,206,100,110,17 0,230,009 375 850 2,90 0,800,701,507,000,150,25 0,5 0,018 370 820

Редактор М. Дьшын

Составитель Н. Косторной

Техред Л.Олейник Корректор Е. Сирохман

Заказ 2267/30Тираж 567 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий .113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5 - -- ,

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

жение таблицы

Ударостойкость, количествоударов ,

28901130

1050

480 380 380