RU2533631C1 - Износостойкий чугун - Google Patents
Износостойкий чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2533631C1 RU2533631C1 RU2013135975/02A RU2013135975A RU2533631C1 RU 2533631 C1 RU2533631 C1 RU 2533631C1 RU 2013135975/02 A RU2013135975/02 A RU 2013135975/02A RU 2013135975 A RU2013135975 A RU 2013135975A RU 2533631 C1 RU2533631 C1 RU 2533631C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- wear
- cast iron
- iron
- copper
- molybdenum
- Prior art date
Links
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims description 18
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 11
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims abstract description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims abstract description 8
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-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
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 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 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005272 metallurgy Methods 0.000 abstract description 2
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 abstract 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 7
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 7
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 5
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 3
- 235000000396 iron Nutrition 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001309 Ferromolybdenum Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 2
- 230000009182 swimming Effects 0.000 description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000616 Ferromanganese Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000009661 fatigue test Methods 0.000 description 1
- -1 ferrozirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000001247 metal acetylides Chemical class 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- 235000019353 potassium silicate Nutrition 0.000 description 1
- 102220240346 rs764757062 Human genes 0.000 description 1
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к металлургии, в частности к легированным износостойким чугунам для литых деталей, работающих в условиях коррозионно-механического изнашивания. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,75-3,1; кремний 0,8-1,1; марганец 0,4-0,9; хром 8,5-13; никель 0,3-1,0; молибден 0,5-1,2; цирконий 0,09-0,6; кальций 0,02-0,05; кобальт 0,08-0,28; теллур 0,002-0,03; медь 0,12-0,35; алюминий 0,02-0,05; бор 0,002-0,01; железо - остальное. Чугун имеет высокие показатели предела коррозионной усталости, ударной вязкости, трещиностойкости и контактно-усталостной долговечности. 2 табл.
Description
Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов белого легированного чугуна доэвтектического состава для литых деталей, работающих в условиях коррозионно-механического изнашивания.
Известен белый износостойкий чугун марки ЧГ7Х4 по ГОСТ 7789-82, используемый для износостойких отливок, имеет в литых заготовках крупнозернистую аустенитную металлическую основу с низкой микротвердостью и обладает недостаточными характеристиками прочности (150-180 МПа), износостойкости, трещиностойкости и эксплуатационной стойкости. Коррозионно-механический износ его выше, чем при изготовлении деталей из стали ШХ15.
Известен также износостойкий чугун с высокой микротвердостью металлической матрицы (Марукович Е.М., Карпенко М.И. Износостойкие сплавы. - М.: Машиностроение, 2005. - С.103), содержащий, мас.%:
| Углерод | 2,85 |
| Кремний | 0,70 |
| Марганец | 0,98 |
| Хром | 12,0 |
| Молибден | 2,6 |
| Железо | Остальное |
Известный чугун имеет недостаточные упругопластические свойства, предел выносливости при изгибе, трещиностойкость, стойкость при ударных нагрузках и в условиях коррозионно-механического изнашивания.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является износостойкий чугун (А.с. СССР №1627580, МПК С22С 37/10, 1991, прототип), следующего химического состава, мас.%:
| Углерод | 2,75-3,1 |
| Кремний | 0,8-1,1 |
| Марганец | 0,7-1,3 |
| Хром | 13,5-17,5 |
| Никель | 0,3-1,0 |
| Молибден | 1,3-2,6 |
| Цирконий | 0,09-0,6 |
| Кобальт | 0,08-0,28 |
| Кальций | 0,02-0,05 |
| Теллур | 0,002-0,03 |
| Железо | Остальное |
Известный чугун имеет в литых заготовках аустенитную металлическую основу и следующие механические и эксплуатационные свойства:
| Предел выносливости при изгибе, МПа | 300-380 |
| Твердость, НВ | 341-390 |
| Контактно-усталостная долговечность, тыс. циклов | 175-192 |
| Трещиностойкость, мм | 35-41 |
| Предел коррозийной усталости, МПа | 280-315 |
| Износостойкость в условиях коррозионно- | |
| механического изнашивания, мг/100·ч | 38-45 |
Недостатком известного износостойкого чугуна является предел коррозионной усталости и контактно-усталостная долговечность. В отливках крупных износостойких изделий (пуансонов и тормозных дисков) он обладает крупнозернистой структурой с высокой концентрации крупных карбидов и цементита, что снижает ударную вязкость (до 3-7 Дж/см2), трещиностойкость и эксплуатационную долговечность. Эти недостатки особенно отмечаются при высоком содержании в чугуне хрома и других карбидообразующих элементов: молибдена и марганца.
Задачей данного технического решения является повышение предела коррозионной усталости, ударной вязкости, трещиностойкости и контактно-усталостной долговечности.
Поставленная задача решается тем, что износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, цирконий, кобальт, кальций, теллур и железо, дополнительно содержит медь, алюминий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
| Углерод | 2,75-3,1 |
| Кремний | 0,8-1,1 |
| Марганец | 0,4-0,9 |
| Хром | 8,5-13 |
| Никель | 0,3-1,0 |
| Молибден | 0,5-1,2 |
| Цирконий | 0,09-0,6 |
| Кальций | 0,02-0,05 |
| Теллур | 0,002-0,03 |
| Медь | 0,12-0,35 |
| Алюминий | 0,02-0,05 |
| Бор | 0,002-0,01 |
| Железо | Остальное. |
Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент не известны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в цели изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.
Дополнительное введение меди обусловлено эффективным влиянием ее на измельчение структуры и повышения ударной вязкости, трещиностойкости и эксплуатационных свойств чугуна. При повышении содержания меди более 0,35% отмечается снижение твердости, износостойкости и контактно-усталостной долговечности. При концентрации меди до 0,12% микролегирующее ее влияние на измельчение структуры и повышение ударно-пластических свойств, трещиностойкости чугуна недостаточны.
Дополнительное введение алюминия (0,02-0,05 мас.%) и бора (0,002-0,01 мас.%) обусловлено их высокой поверхностно-активной модифицирующей способностью, обеспечивающей очистку границ зерен и повышение упругопластических свойств, трещиностойкости и ударно-усталостной долговечности. При увеличении концентрации алюминия и бора соответственно более 0,05 и 0,01% снижаются характеристики износостойкости и механических свойств. При снижении концентрации их ниже пределов трещиностойкость, ударная вязкость, предел коррозионной усталости и эксплуатационные свойства недостаточны.
Чугун выплавляют в открытых индукционных печах. В качестве шихтовых материалов используют рафинированные чушковые чугуны, стальной и чугунный лом, ферромарганец ФМн78, феррохром ФХ800, никель НП3, медь M1, кобальт К2, ферробор ФВ17, ферромолибден ФМо2 и другие ферросплавы.
Ферромолибден, ферроцирконий, никель, феррохром, кобальт и медь вводят в электропечь, а измельченные присадки силикокальция, бора и теллура - в составе алюминотермических таблеток вводят в раздаточный ковш при выпуске чугуна из печи с температурой 1450-1470°C.
Заливку литейных форм производят при температуре 1400-1430°C.
В таблице 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок. Отливки и образцы для механических испытаний изготавливали заливкой чугунов в сухие жидкостекольные формы. Механические и усталостные испытания, износостойкость в условиях коррозионно-механического изнашивания определяли на стандартных образцах после их термической обработки, включающей закалку и отпуск. Ударную вязкость определяли на образцах 10×10×55 мм без надреза, а трещиностойкость - на технологической звездообразной пробе высотой 140 мм по общей длине возникающих трещин. Определение твердости проводили по ГОСТ 24805-87.
В таблице 2 приведены механические и технологические свойства износостойких чугунов опытных плавок.
Как видно из таблицы 2, предложенный чугун обладает более высокими показателями предела коррозионной усталости, ударной вязкости, трещиностойкости и контактно-усталостной долговечности, чем известный чугун.
| Таблица 1 | ||||||
| Химические составы чугунов опытных плавок | ||||||
| Компоненты | Содержание компонентов, мас.% | |||||
| 1(Изв.) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Углерод | 3,0 | 2,6 | 2,75 | 2,9 | 3,1 | 3,3 |
| Кремний | 0,9 | 1,3 | 1,1 | 0,9 | 0,8 | 0,7 |
| Марганец | 1,0 | 0,3 | 0,4 | 0,7 | 0,9 | 1,1 |
| Хром | 15 | 7,6 | 8,5 | 11 | 13 | 14 |
| Никель | 0,8 | 0,2 | 0,3 | 0,7 | 1,0 | 1,2 |
| Молибден | 1,5 | 0,3 | 0,5 | 0,8 | 1,2 | 1,3 |
| Цирконий | 0,4 | 0,05 | 0,09 | 0,4 | 0,6 | 0,8 |
| Кобальт | 0,2 | 0,04 | 0,08 | 0,2 | 0,28 | 0,3 |
| Кальций | 0,03 | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,05 | 0,07 |
| Теллур | 0,01 | 0,001 | 0,002 | 0,01 | 0,03 | 0,1 |
| Медь | - | 0,1 | 0,12 | 0,24 | 0,35 | 0,4 |
| Алюминий | - | 0,01 | 0,02 | 0,03 | 0,05 | 0,10 |
| Бор | - | 0,030 | 0,002 | 0,006 | 0,01 | 0,02 |
| Железо | Остальное | |||||
| Таблица 2 | ||||||
| Механические и эксплуатационные свойства Чугунов опытных плавок | ||||||
| Показатели | Свойства износостойких чугунов для составов | |||||
| 1 (Изв.) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | |
| Предел прочности при изгибе, МПа | 367 | 412 | 425 | 470 | 458 | 420 |
| Твердость, НВ | 380 | 375 | 394 | 410 | 395 | 382 |
| Ударная вязкость, Дж/см2 | 6 | 10 | 22 | 26 | 25 | 20 |
| Контактно-усталостная долговечность, тыс. циклов | 185 | 187 | 212 | 230 | 218 | 210 |
| Предел коррозионной усталости, МПа, | 310 | 312 | 330 | 341 | 332 | 328 |
| Трещиностойкость, мм | 36 | 33 | 27 | 22 | 26 | 30 |
| Износостойкость в условиях коррозионно-механического изнашивания, мг/100·ч | 40 | 37 | 32 | 21 | 26 | 33 |
Claims (1)
- Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, цирконий, кобальт, кальций, теллур и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь, алюминий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 2,75-3,1 Кремний 0,8-1,1 Марганец 0,4-0,9 Хром 8,5-13 Никель 0,3-1,0 Молибден 0,5-1,2 Цирконий 0,09-0,6 Кобальт 0,08-0,28 Кальций 0,02-0,05 Теллур 0,002-0,03 Медь 0,12-0,35 Алюминий 0,02-0,05 Бор 0,002-0,01 Железо Остальное.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135975/02A RU2533631C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Износостойкий чугун |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013135975/02A RU2533631C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Износостойкий чугун |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2533631C1 true RU2533631C1 (ru) | 2014-11-20 |
Family
ID=53382783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013135975/02A RU2533631C1 (ru) | 2013-07-30 | 2013-07-30 | Износостойкий чугун |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2533631C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645803C1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-02-28 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Износостойкий сплав на основе железа |
| CN111361237A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-03 | 湖南海斯特材料科技有限公司 | 一种复合耐磨抗冲击合金衬板 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1627580A1 (ru) * | 1988-12-05 | 1991-02-15 | Могилевский Областной Клуб Самодеятельного Технического Творчества | Износостойкий чугун |
| JP2008111156A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Kobe Steel Ltd | 耐熱耐摩耗性高Ｃｒ鋳鉄 |
| CN101775534A (zh) * | 2010-03-08 | 2010-07-14 | 湖南兴亮耐磨新材料有限公司 | 高合金耐磨铸铁及其热处理工艺 |
-
2013
- 2013-07-30 RU RU2013135975/02A patent/RU2533631C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1627580A1 (ru) * | 1988-12-05 | 1991-02-15 | Могилевский Областной Клуб Самодеятельного Технического Творчества | Износостойкий чугун |
| JP2008111156A (ja) * | 2006-10-30 | 2008-05-15 | Kobe Steel Ltd | 耐熱耐摩耗性高Ｃｒ鋳鉄 |
| CN101775534A (zh) * | 2010-03-08 | 2010-07-14 | 湖南兴亮耐磨新材料有限公司 | 高合金耐磨铸铁及其热处理工艺 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2645803C1 (ru) * | 2017-06-01 | 2018-02-28 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Износостойкий сплав на основе железа |
| CN111361237A (zh) * | 2020-04-09 | 2020-07-03 | 湖南海斯特材料科技有限公司 | 一种复合耐磨抗冲击合金衬板 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2419666C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2533631C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2452786C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2337996C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
| RU2448184C2 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2581542C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
| RU2442838C2 (ru) | Серый фрикционный чугун | |
| RU2409689C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
| RU2487957C1 (ru) | Чугун | |
| RU2615409C2 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
| RU2337991C1 (ru) | Чугун | |
| RU2499074C1 (ru) | Чугун | |
| RU2380450C1 (ru) | Чугун | |
| RU2326178C1 (ru) | Серый фрикционный чугун | |
| RU2552820C2 (ru) | Серый фрикционный чугун | |
| RU2448183C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
| RU2345167C1 (ru) | Чугун | |
| RU2401318C1 (ru) | Серый фрикционный чугун | |
| RU2450076C1 (ru) | Серый перлитный чугун | |
| RU2529333C1 (ru) | Чугун | |
| RU2733940C1 (ru) | Чугун | |
| RU2365662C1 (ru) | Чугун | |
| RU2454294C1 (ru) | Комплексная экзотермическая смесь | |
| RU2352675C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160731 |