RU2313609C1 - Abrasion-resistant cast iron - Google Patents
Abrasion-resistant cast iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2313609C1 RU2313609C1 RU2006125249/02A RU2006125249A RU2313609C1 RU 2313609 C1 RU2313609 C1 RU 2313609C1 RU 2006125249/02 A RU2006125249/02 A RU 2006125249/02A RU 2006125249 A RU2006125249 A RU 2006125249A RU 2313609 C1 RU2313609 C1 RU 2313609C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- iron
- abrasion
- manganese
- molybdenum
- Prior art date
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title abstract 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 10
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 claims abstract description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims abstract description 7
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 abstract description 8
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000009851 ferrous metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 6
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 5
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 4
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 3
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000309464 bull Species 0.000 description 2
- -1 chromium carbides Chemical class 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 229910001339 C alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 230000013011 mating Effects 0.000 description 1
- QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N methylidyneiron Chemical compound [C].[Fe] QMQXDJATSGGYDR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к износостойким чугунам для работы в условиях чисто сухого трения.The invention relates to ferrous metallurgy, in particular to wear-resistant cast irons for working in conditions of purely dry friction.
Известен износостойкий чугун [А.с. СССР №986955, С22С 37/08, 07.01.83, Бюл. №1], содержащий, мас.%:Known wear-resistant cast iron [A. S. USSR No. 986955, C22C 37/08, 01/07/83, Bull. No. 1] containing, wt.%:
Недостатком известного чугуна является относительно низкая износостойкость.A disadvantage of the known cast iron is the relatively low wear resistance.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является чугун [А.с. СССР №456035, С22С 37/00, 05.01.75, Бюл. №1], содержащий, мас.%:The closest in technical essence and the achieved result to the proposed one is cast iron [A.S. USSR No. 456035, C22C 37/00, 05.01.75, Bull. No. 1] containing, wt.%:
Недостатком прототипа являются сравнительно невысокая износостойкость в условиях сухого трения. Наличие в составе этого чугуна алюминия и никеля способствует стабилизации аустенитной структуры, что препятствует аустенитно-мартенситному превращению.The disadvantage of the prototype are the relatively low wear resistance in dry friction. The presence of aluminum and nickel in the composition of this cast iron contributes to the stabilization of the austenitic structure, which prevents the austenitic-martensitic transformation.
Изобретение решает задачу повышения износостойкости чугуна при сухом трении и снижения износа сопряженной детали путем создания метастабильной аустенитной структуры, в которой в процессе трения протекают фазовые превращения аустенита в более износостойкую фазу - мартенсит.The invention solves the problem of increasing the wear resistance of cast iron during dry friction and reducing wear of the mating part by creating a metastable austenitic structure in which phase transformations of austenite into a more wear-resistant phase, martensite, occur.
Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, молибден, и железо, согласно изобретению дополнительно содержит хром, бор, фосфор и кальций при следующем соотношении компонентов, мас.%:This goal is achieved in that cast iron containing carbon, silicon, manganese, copper, molybdenum, and iron, according to the invention additionally contains chromium, boron, phosphorus and calcium in the following ratio, wt.%:
Предлагаемый чугун в литом и термообработанном состоянии имеет преимущественно аустенитную металлическую основу и карбиды. Повышение износостойкости в условиях чисто сухого трения достигается в результате перехода метастабильного аустенита в более износостойкий мартенсит под воздействием рабочих нагрузок. Кроме того, карбиды, обладающие высокой износостойкостью, равномерно располагаются в относительно пластичной аустенитной матрице, образуя своеобразные опорные поверхности, предотвращающие заедание пар трения.The proposed cast iron in a cast and heat-treated state has mainly austenitic metal base and carbides. An increase in wear resistance under conditions of purely dry friction is achieved as a result of the transition of metastable austenite to more wear-resistant martensite under the influence of workloads. In addition, carbides with high wear resistance are uniformly located in a relatively plastic austenitic matrix, forming peculiar supporting surfaces that prevent jamming of friction pairs.
Содержание компонентов в чугуне в указанных пределах обеспечивает необходимый уровень механических свойств чугуна и высокую износостойкость.The content of components in cast iron within the specified limits provides the necessary level of mechanical properties of cast iron and high wear resistance.
При содержании углерода менее 3,3% износостойкость чугуна снижается в связи с уменьшением количества карбидной фазы, при содержании углерода, превышающем 3,7%, в структуре образуется значительное количество свободного графита, что обуславливает снижение прочности и износостойкости чугуна.When the carbon content is less than 3.3%, the wear resistance of cast iron decreases due to a decrease in the amount of carbide phase, when the carbon content exceeds 3.7%, a significant amount of free graphite is formed in the structure, which leads to a decrease in the strength and wear resistance of cast iron.
Кремний в указанных пределах способствует выделению необходимого количества графита и улучшению механических и технологических свойств чугуна. Содержание кремния более 3,2% сопровождается образованием значительного количества графита, что уменьшает прочностные свойства чугуна.Silicon within the specified limits promotes the allocation of the required amount of graphite and the improvement of the mechanical and technological properties of cast iron. A silicon content of more than 3.2% is accompanied by the formation of a significant amount of graphite, which reduces the strength properties of cast iron.
Марганец значительно понижает эвтектоидное превращение железоуглеродистых сплавов и способствует аустенизации чугунов. При содержании марганца менее 7,0% в структуре металлической основы преобладает мартенсит, что снижает износостойкость. При концентрации марганца 7-10% структура состоит преимущесгвенно из аустенита и карбидов.Manganese significantly reduces the eutectoid conversion of iron-carbon alloys and contributes to the austenization of cast irons. With a manganese content of less than 7.0%, martensite predominates in the structure of the metal base, which reduces wear resistance. At a manganese concentration of 7-10%, the structure consists predominantly of austenite and carbides.
Присутствие хрома обусловлено необходимостью получения в структуре чугуна карбидов хрома, обладающих высокой микротвердостью и износостойкостью. Содержание хрома в указанных пределах обеспечивает оптимальное количество карбидной фазы.The presence of chromium is due to the need to obtain chromium carbides in the structure of cast iron with high microhardness and wear resistance. The chromium content within the specified limits provides the optimal amount of carbide phase.
Медь способствует аустенизации и повышает жидкотекучесть чугуна, выравнивает твердость чугуна и одновременно немного ее повышает. Она способствует снижению спада твердости (износостойкости) по глубине рабочего слоя. Такое влияние меди проявляется при повышении ее содержания от 0,25%.Copper promotes austenization and increases the fluidity of cast iron, evens out the hardness of cast iron and at the same time slightly increases it. It helps to reduce the decrease in hardness (wear resistance) along the depth of the working layer. This effect of copper is manifested with an increase in its content from 0.25%.
Ведение в состав чугуна молибдена обеспечивает повышение прочности металлической матрицы, увеличение износостойкости, способствует измельчению структуры металлической основы, увеличивает коррозионную стойкость. Благоприятное влияние молибдена на микроструктуру и свойства чугуна начинает проявляться при его содержании в чугуне больше 0,5%. При увеличении содержания молибдена больше 0,75% его влияние на свойства чугуна снижается.The inclusion of molybdenum in the composition of the iron provides an increase in the strength of the metal matrix, an increase in wear resistance, contributes to the refinement of the structure of the metal base, and increases corrosion resistance. The beneficial effect of molybdenum on the microstructure and properties of cast iron begins to appear when its content in cast iron is more than 0.5%. With an increase in the molybdenum content of more than 0.75%, its effect on the properties of cast iron decreases.
Повышенное содержания фосфора увеличивает сопротивление износу вследствие образования износостойкой фосфидной эвтектики. Однако при значительной концентрации фосфора, свыше 0,85%, чугун становится чрезвычайно хрупким.The increased phosphorus content increases wear resistance due to the formation of wear-resistant phosphide eutectic. However, with a significant concentration of phosphorus, above 0.85%, cast iron becomes extremely fragile.
Введение в состав чугуна бора в количестве 0,03-0,07% обусловлено его высокой химической активностью и способностью очищать границы зерен в структуре чугуна, упрочнять его, повышая ударную вязкость и эксплуатационную долговечность. При концентрации бора до 0,03% его влияние как поверхностно-активного модификатора проявляется слабо, и стабильность механических свойств и износа недостаточна. При увеличении концентрации бора свыше 0,07% снижается однородность структуры чугуна, отмечается выделение боридов по границам зерен, что снижает стабильность износа и эксплуатационных свойств.The introduction of boron in the amount of 0.03-0.07% is due to its high chemical activity and the ability to clean grain boundaries in the structure of cast iron, to strengthen it, increasing the toughness and service life. At a boron concentration of up to 0.03%, its effect as a surface-active modifier is weak, and the stability of mechanical properties and wear is insufficient. With an increase in boron concentration in excess of 0.07%, the uniformity of the structure of cast iron decreases, and the precipitation of borides along grain boundaries is noted, which reduces the stability of wear and operational properties.
Кальций вводится для уменьшения концентрации вредных примесей по границам зерен, улучшения механических и литейных свойств, а также способствует образованию глобулярной формы графита. Введение кальция в количествах меньших 0,007% заметного эффекта не дает, а добавка его более 0,03% вызывает удорожание чугуна, без заметного роста свойств.Calcium is introduced to reduce the concentration of harmful impurities along the grain boundaries, improve mechanical and casting properties, and also promotes the formation of a globular form of graphite. The introduction of calcium in amounts of less than 0.007% does not give a noticeable effect, and its addition of more than 0.03% causes an increase in the cost of cast iron, without a noticeable increase in properties.
Химический состав и свойства чугунов приведены в таблице.The chemical composition and properties of cast irons are given in the table.
Таким образом, заявляемая совокупность и концентрации легирующих элементов позволяют повысить износостойкость чугуна при чисто сухом трении и обеспечить спад твердости по глубине рабочего слоя.Thus, the claimed combination and concentration of alloying elements can increase the wear resistance of cast iron with purely dry friction and provide a decrease in hardness along the depth of the working layer.
Плавку исследуемых чугунов проводят в индукционных печах с основной футеровкой тигля. В качестве шихтовых материалов используют литейный и передельный чугуны, ферросплавы молибдена, хрома, марганца, бора, фосфора, катодную медь, силикокальций. Металл нагревают до 1420-1450°С, а разливка производится при температуре 1380-1400°С в просушенные и прогретые песчано-глиняные формы.Smelting of the studied cast irons is carried out in induction furnaces with the main lining of the crucible. As charge materials, casting and pig iron, ferroalloys of molybdenum, chromium, manganese, boron, phosphorus, cathode copper, silicocalcium are used. The metal is heated to 1420-1450 ° C, and casting is carried out at a temperature of 1380-1400 ° C in dried and heated sand-clay forms.
В таблице представлены результаты механических свойств чугунов. При испытаниях на износостойкость в качестве эталона был принят серый чугун СЧ 18.The table shows the results of the mechanical properties of cast irons. In tests for wear resistance, gray SCh 18 cast iron was adopted as a reference.
Эффективность заявляемого технического решения заключается в экономии металла и снижения эксплуатационных затрат за счет увеличения долговечности деталей, изготовленных их предложенного чугуна.The effectiveness of the proposed technical solution is to save metal and reduce operating costs by increasing the durability of parts made from their proposed cast iron.
Claims (1)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125249/02A RU2313609C1 (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Abrasion-resistant cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2006125249/02A RU2313609C1 (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Abrasion-resistant cast iron |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2313609C1 true RU2313609C1 (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=39018957
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2006125249/02A RU2313609C1 (en) | 2006-07-13 | 2006-07-13 | Abrasion-resistant cast iron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2313609C1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2361000C1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-07-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2191214C2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-10-20 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Cast iron |
-
2006
- 2006-07-13 RU RU2006125249/02A patent/RU2313609C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2191214C2 (en) * | 2001-01-09 | 2002-10-20 | Научно-исследовательский конструкторско-технологический институт тракторных и комбайновых двигателей | Cast iron |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2361000C1 (en) * | 2008-02-01 | 2009-07-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Cast iron |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20100116673A (en) | Piston ring material for internal combustion engine | |
| CN114807734A (en) | Nodular cast iron, piston, preparation method of piston and compressor | |
| KR20080102567A (en) | Brake drum composition | |
| Thilak et al. | Influence of alloying elements and its effect on austempering of compacted graphite iron–A review | |
| RU2313609C1 (en) | Abrasion-resistant cast iron | |
| RU2337996C1 (en) | High-strength antifrictional cast iron | |
| RU2452786C1 (en) | Wear resistant cast iron | |
| CN109609835B (en) | High-toughness wear-resistant nodular cast iron and preparation process and application thereof | |
| RU2337175C1 (en) | Wear resistant iron | |
| RU2611624C1 (en) | High-strength alloyed antifriction cast iron | |
| RU2471882C1 (en) | Wear proof cast iron | |
| RU2252976C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
| SU1366548A1 (en) | Cast iron | |
| RU2356990C1 (en) | Cast iron | |
| RU2147045C1 (en) | Mottled iron | |
| RU2119547C1 (en) | Highly strong cast iron | |
| RU2287602C1 (en) | Antifriction cast iron | |
| RU2082815C1 (en) | Wear-resistant steel for the shaped ingots | |
| SU1079685A1 (en) | Cast iron | |
| RU2540008C1 (en) | Wear-resistant cast iron | |
| JP2970387B2 (en) | Wear-resistant steel and piston ring or liner materials for internal combustion engines | |
| SU1375674A1 (en) | White wear-resistant cast iron | |
| RU2122043C1 (en) | Alloyed cast iron | |
| RU2718843C1 (en) | High-strength alloyed antifriction cast iron | |
| RU2720271C1 (en) | High-strength alloyed antifriction cast iron |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20080714 |