SU1576591A1

SU1576591A1 - Cast iron

Info

Publication number: SU1576591A1
Application number: SU884468691A
Authority: SU
Inventors: Евгений Викторович Колотило; Людмила Харитоновна Иванова; Иван Иванович Ануфриев; Владимир Васильевич Супруненко; Жан Ильич Безбах; Ирина Васильевна Костицына; Нина Григорьевна Мороз; Иван Андреевич Ефименко
Original assignee: Днепропетровский Металлургический Институт
Priority date: 1988-06-08
Filing date: 1988-06-08
Publication date: 1990-07-07

Abstract

Изобретение относитс к металлургии и может быть использовано при производстве деталей, работающих в услови х износа. Цель изобретени - повышение ударостойкости, износостойкости и термостойкости. Чугун содержит, мас.%: C 3-3,6The invention relates to metallurgy and can be used in the manufacture of parts operating under wear conditions. The purpose of the invention is to increase the impact resistance, wear resistance and heat resistance. Cast iron contains, wt%: C 3-3.6

SI 1,2-1,8SI 1.2-1.8

MN 0,5-1,0MN 0.5-1.0

CR 0,3-0,8CR 0.3-0.8

TI 0,15-0,30TI 0.15-0.30

AL 0,1-0,3AL 0.1-0.3

CU 0,2-0,4CU 0,2-0,4

РЗМ 0,2-0,3REM 0,2-0,3

NB 0,3-0,7NB 0.3-0.7

FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна NB, а также изменение в нем соотношени AL позвол ет повысить ударостойкость в 1,44-1,57 раза, термостойкость в 1,25-1,50 раза и износостойкость в 1,08-1,31 раза. 1 табл.FE the rest. Additional input into the composition of the proposed cast iron NB, as well as the change in its ratio AL, makes it possible to increase the impact resistance 1.44-1.57 times, the heat resistance 1.25-1.50 times and the wear resistance 1.08-1.31 times . 1 tab.

Description

(Л С(Ls

Изобретение относитс к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл мелющих тел и прокатных валков.The invention relates to metallurgy, in particular to the development of cast iron compositions for grinding bodies and rolls.

Цель изобретени - повышение ударостойкости , износостойкости и термостойкости .The purpose of the invention is to increase the impact resistance, wear resistance and heat resistance.

Выбор граничных пределов содержани компонентов в чугуне предложен- - ного состава обусловлен следующим.The choice of the boundary limits for the content of components in the pig iron of the proposed composition is determined by the following.

Модифицирование чугуна редкоземельными металлами при указанных содержани х обеспечивает полное подавление выделени ледебуритной эвтектики , при этом карбидна фаза кристаллизуетс в виде пластиночной эвтектики , что вызывает повышение всего рассматриваемо-го комплекса свойств. При концентрации редкоземельных металлов менее 0,2% в структуре отливок нар ду с пластиночной эвтектикой выдел етс ледебуритна , что не позвол ет получать требуемый уровень комплекса свойств, а при концентрации редкоземельных металлов свыше 0,3% в чугуне выдел етс большое количество неметаллических включений, снижающих уровень износостойкости и прочности. Стабильное получение перлитной матрицы при довольно высокой степени графитизации предлагаемого чугуна обеспечиваетс за счет дополнительного легировани чугуна медью, при этом значительно возрастают прочностные характеристики. При концентрации меди менее 0,2% в структуре матрицы выдел етс феррит, что приводит к снижению рассматриваемого комплекса свойств, в то же врем увеличение содержани меди свыше 0,4% приModifying the cast iron with rare earth metals at the indicated contents provides complete suppression of the release of ledeburitic eutectic, while the carbide phase crystallizes in the form of a plate eutectic, which causes an increase in the entire complex of properties under consideration. When the concentration of rare-earth metals is less than 0.2%, ledeburite is released in the structure of castings along with plate eutectics, which does not allow to obtain the required level of complex properties, and when the concentration of rare-earth metals exceeds 0.3%, large amounts of non-metallic inclusions are released in cast iron. reduce the level of wear resistance and durability. A stable production of a pearlite matrix with a rather high degree of graphitization of the proposed cast iron is ensured due to the additional doping of cast iron with copper, and the strength characteristics significantly increase. When the copper concentration is less than 0.2%, ferrite is released in the matrix structure, which leads to a decrease in the complex of properties under consideration, while an increase in the copper content is more than 0.4% with

СП SP

с& елs & ate

СОWITH

предлагаемых концентраци х остальных алементов практически не улучшает свойства сплава, а только удорожает его.The proposed concentrations of the remaining alements practically do not improve the properties of the alloy, but only make it more expensive.

Дополнительное легирование чугуна ниобием вместо ванади обеспечивает повышение термостойкости и износостойкости за счет образовани более плотных и тугоплавких карбидов ниоби . Ниобиевые карбиды в присутствии тита- На приобретают компактную форму, равномерно распределены в объеме чугуна. При концентрации титана менее 0,15% Количество карбидов титана незначительно и, кроме того, в структуре Присутствуют не только компактные карбиды ниоби , но и разветвленные, что снижает износостойкость сплава. Увеличение содержани титана свыше 0,3% при предлагаемых концентраци х остальных элементов практически не улучшает уровень рассматриваемых свойств. Эффективное повышение термостойкости и износостойкости наблюдаетс при введении в чугун не менее 0,3% ниоби . При содержании ниоби свыше 0,7% значительных увеличений свойств не наблюдаетс , а стоимость сплава увеличиваетс значительно.Additional alloying of cast iron with niobium instead of vanadium provides increased heat resistance and wear resistance due to the formation of denser and refractory niobium carbides. Niobium carbides in the presence of titanium and Na acquire a compact form, evenly distributed in the bulk of the iron. When the concentration of titanium is less than 0.15%, the amount of titanium carbides is insignificant and, moreover, not only compact niobium carbides, but also branched ones are present in the structure, which reduces the wear resistance of the alloy. Increasing the titanium content above 0.3% at the proposed concentrations of the remaining elements hardly improves the level of the properties under consideration. An effective increase in heat and wear resistance is observed when no less than 0.3% niobium is introduced into the iron. With a niobium content of more than 0.7%, no significant increase in properties is observed, and the alloy cost increases significantly.

Углерод. Углерод вл етс основным элементом, определ ющим количество карбидной фазы, а также структуру металлической матрицы. Увеличение содержани его в предлагаемом чугуне свыше 3,6% приводит к выделению графитных включений, снижению твердости и, как следствие, износостойкости. При содержании углерода ниже 3,0% уменьшаетс количество карбидной фазы в структуре, что также приводит к снижению износостойкости.Carbon. Carbon is the main element that determines the amount of the carbide phase, as well as the structure of the metal matrix. The increase in its content in the proposed iron over 3.6% leads to the release of graphite inclusions, a decrease in hardness and, as a result, wear resistance. When the carbon content is below 3.0%, the amount of the carbide phase in the structure decreases, which also leads to a decrease in wear resistance.

Кремний. В предлагаемых концентраци х кремний уравновешивает действие карбидообразующих элементов. При содержании менее 1,2% параметр графити- зации низок и такой чугун обладает . недостаточной прочностью. Увеличение содержани кремни свыше рекомендуемого предела приводит к выделению графитных включений и снижению уровн свойств.Silicon. At the proposed concentrations, silicon balances the action of the carbide-forming elements. With a content of less than 1.2%, the graphitization parameter is low and has such a cast iron. insufficient strength. Increasing the silicon content above the recommended limit leads to the release of graphite inclusions and a decrease in the level of properties.

Марганец. В указанных пределах концентраций марганец повышает дисперсность перлита, что приводит к по- вышению уровн свойств. При содержани х менее 0,5% марганец не оказывает существенного вли ни на рассмат0Manganese. Within the specified concentration limits, manganese increases the dispersion of perlite, which leads to an increase in the level of properties. When the content is less than 0.5%, manganese does not have a significant effect on the consideration

5five

00

5five

00

5five

00

4545

5050

55 55

риваемые свойства, а при содержани х выше 1,0% значительно увеличиваетс хрупкость и соответственно снижаетс ударостойкость отливок.properties, and at contents above 1.0%, brittleness is significantly increased and, accordingly, the impact resistance of castings is reduced.

Хром. Предложенна концентраци хрома обусловлена тем, что при наличии остальных компонентов сплава она обеспечивает повышение износостойкости и термостойкости. При концентраци х хрома менее 0,3% его вли ние незначительно, а повышение содержани свыше 0,8% вызывает выделение большого количества (свыше 35%) карбидов, что приводит к снижению термостойкости и ударостойкости.Chromium. The proposed chromium concentration is due to the fact that, in the presence of the remaining components of the alloy, it provides an increase in wear resistance and heat resistance. At chromium concentrations of less than 0.3%, its effect is insignificant, and an increase in the content of more than 0.8% causes the release of a large amount (over 35%) of carbides, which leads to a decrease in heat resistance and impact resistance.

Алюминий. Содержание алюмини в рекомендованных пределах обеспечивает совместно с ниобием и хромом увеличение термостойкости отливок. При содержании менее 0,1% вли ние незначительно , в то врем как увеличение содержани алюмини свыше 0,3% не вызывает значительных увеличений термостойкости .Aluminum. The aluminum content in the recommended limits provides, together with niobium and chromium, an increase in the heat resistance of castings. With a content of less than 0.1%, the effect is insignificant, while an increase in the aluminum content of over 0.3% does not cause significant increases in heat resistance.

В электрических печах выплавл ют базовый чугун, в который после достижени температуры 14ЬО+Ь°С ввод т ниобий и медь, после термовременной выдержки в течение 5 мин расплав выпускают в ковш с расчетным количеством лигатуры ФСЗОРЗМЗО. Далее при температуре 1320-1340°С заливают валковые формы и формы помольных шаров диаметров 100 мм. Чугун по прототипу выплавл ют по той же технологии.In electric furnaces, base iron is melted, into which niobium and copper are introduced after reaching a temperature of 14LO + L ° C, and after a period of 5 minutes, the melt is released into a ladle with the calculated amount of FSGMMZ ligature. Further, at a temperature of 1320-1340 ° C, roll forms and forms of grinding balls with diameters of 100 mm are poured. The prototype cast iron is smelted by the same technology.

Из полученных отливок вырезают образцы дл металлографического анализа , определени механических и специальных свойств. Ударостойкость испытывают на установке, принцип действи которой основан на свободном падении шара на наковальню с высоты 6,5 м. Мера термостойкости - прот женность трещин на площади шлифа после 100 циклов - нагрев до 650°С и охлаждение в воде с температурой 20 С. Пределы прочности при раст жении и износостойкости определ ют по стандартным методикам. Химические составы исследованных чугунов и результаты испытаний приведены в таблице .Samples are cut from the obtained castings for metallographic analysis, determination of mechanical and special properties. The resistance is tested on the installation, the principle of which is based on the free fall of the ball on the anvil from a height of 6.5 m. The measure of heat resistance is the length of cracks in the section area after 100 cycles - heating to 650 ° C and cooling in water with a temperature of 20 C. Limits tensile strength and wear resistance are determined by standard methods. The chemical compositions of the cast irons studied and the test results are shown in the table.

Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Nb и понижение в нем содержани А1 позвол ет повысить ударостойкость в 1,44-1,57 раза, термостойкость в 1,25-1,50 раза и износостойкость в 1,08-1,31 раза.Additional input to the composition of the proposed iron Nb and lowering its content of A1 makes it possible to increase the impact resistance 1.44-1.57 times, the heat resistance 1.25-1.50 times and the wear resistance 1.08-1.31 times.

ФормулаFormula

5. 15765915. 1576591

изобре. тени invented the shadows

Чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, хром, титан, алюминий, медь, редкоземельные элементы и железо , о т чающийс тем, что, с целью повышени ударостойкое-,, ти,износостойкости и термостойкости он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас.%:Cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, aluminum, copper, rare earth elements and iron, which is compounded by the fact that, in order to improve impact resistance, wear resistance and heat resistance, it additionally contains niobium in the following ratio of components, wt.%:

Чугун известного состав содержит I-ZZ никел .Cast iron known composition contains I-ZZ nickel.

Углерод Кремний Марганец Хром Титан Алюминий Медь Редкоземельные элементы Ниобий ЖелезоCarbon Silicon Manganese Chrome Titanium Aluminum Copper Rare Earth Elements Niobium Iron

66

33

1,2 0,5 0,3 0,15 0,1 0,21.2 0.5 0.3 0.15 0.1 0.2

3,63.6

1,81.8

1,01.0

0,80.8

0,300.30

0,30.3

0,40.4

0,2 - 0,3 0,3 - 0,70.2 - 0.3 0.3 - 0.7

ОстальноеRest

Claims

5 . 1576591 6

Formula invented. teniya Carbon Silicon Manganese 3 - 1,2 - 0.5 - 3.6 1.8 1,0 Carbon Cast Iron Cream niy, manganese, chromium, titanium, aluminum, from Chromium 0.3 - 0.8 copper, rare earths and Titanium 0.15 0.30 leso, characterized in that Aluminum 0.1 - oh s that, in order to increase shock-proof ,. ty, wear resistance and heat resistance ¹ it additionally contains niobium at 10 Copper Rare Earth 0.2 0.4 the following ratio of components, the elements 0.2 - oh s wt.%: Niobium 0.3 - 0.7 Iron Rest

Cast iron Chemical composition cast iron, ml s. 2 The properties FROM Si Mp SG Τί Nb Al Si REM Fe Heat resistance, mm / cm * Wear resistance, g Impact resistance, number of strokes Strong limit tm 1 "*, MPa

Famous * 3.0 1,0 0.5 0.05 0.25 - 1,0 0.2 0,03 The rest is 8.2 0,028 1250 530 new 4.0 2.0 1,0 1,0 2.0 - 2.0 0.5 0.2 7.7 0,025 1420 640 Proposed one 3.0 1,2 0.5 oh 3 0.15 0.3 0.1 0.2 0.2 6.15 0,023 2050 635 2 3.6 1.81 1,0 0.8 0.30 0.7 0.31 0.4 0.3 5.11 0.019 2236 650 ’3 3.31 1,5 0.74 0.54 0.25 0.51 0.2 0.31 0.26 5.27 0,021 2170 645

* Cast iron of known composition contains 1-2Z nickel.