Зносостійкий чавун

Зносостійкий чавун, що містить вуглець, кремній, марганець, хром, титан, ванадій та залізо, Винахід відноситься до металурги, зокрема до низьколегованих зносостійких чавунів, що призначені для виготовлення молольних тіл, які використовуються для роздрібнення різних матеріалів, та може бути використаний в металургійній, цементній, вугільній та інших галузях промисловості Відомий ЗНОСОСТІЙКИЙ чавун, якій містить, мас % Вуглець Кремній Марганець Хром Мідь Титан Ванадій АЛЮМІНІЙ Кальцій Рідкоземельні метали Залізо 2, 6 - 3 , 6 1,0-2,0 0,5-1,0 0,2-1,0 0,6-1,4 0,15-0,40 0,1 - 0 , 2 5 0,1 - 0 , 3 0,03-0,3 0,02-0,15 решта Під час лиття в кокіль твердість цього чавуну не перевищує твердість 400НВ Знос чавуну в абразивних середовищах становить 160 - 190мг/м г (див авторське свідоцтво СРСР №831851, МПК С22С37/10, 1981 р ) У об'єкта, що заявляється, й аналога збігаються такі суттєві ознаки наявність в чавуні вуглецю, кремнію, марганцю, хрому, титану, ванадію, кальцію і заліза який відрізняється тим, що він додатково містить нікель та кальцій при такому співвідношенні компонентів, мас % Вуглець 2,8 - 3,6 Кремній 0,9-1,6 Марганець 0,3-1,0 Хром 0,2-0,8 Титан 0,05-0,40 Ванадій 0,1 -0,25 Нікель 0,1 -0,5 Кальцій 0,001 -0,01 Залізо решта Одержанню очікуваного технічного результату при використанні аналога перешкоджають такі причини Вміст В чавуні кремнію більш ніж 1,6мас%, а також наявність МІДІ та алюмінію створюють умови для графітизації чавуну, що призводить до недостатньо високої твердості чавуну за рахунок утворення великої КІЛЬКОСТІ вільного графіту в матриці під час первинної кристалізації чавуну При роботі в таких абразивних середовищах, як клінкер, або руди чорних та кольорових металів простежується підвищений знос молольних тіл, що ВІДЛИТІ з даного чавуну Найбільше близьким по сукупності ознак до зносостійкого чавуну, що заявляється, є, обраний в якості прототипу, чавун такого ХІМІЧНОГО складу, мас% Вуглець Кремній Марганець Хром Титан Ванадій АЛЮМІНІЙ Залізо 2,6-3, б 1,3-2,8 0,5-1,0 0,2-1,0 0,05 - 0,40 0,1 -0,25 0,1 -0,3 решта В литому стані цей чавун має слідуючи властивості О о 44100 - коефіцієнт відносної ЗНОСОСТІЙКОСТІ (по відбрана виходячи з мінімально допустимої його конношенню до еталону з сталі Ст 3) 2, 28 - 2, 32, центрації для забезпечення необхідної рідкоплинності розплаву Верхня границя вмісту кремнію - КІЛЬКІСТЬ ударів кулі діаметром 60мм, що па1,6мас% - обумовлена необхідністю забезпечення дає з висоти 4м, до руйнування 431 - 461, великої прогартовуваності чавуну та запобігання - твердість 400 - 480НВ та наскрізний вибіл по процесу графітизації всьому перерізу, (див авторське свідоцтво СРСР №496321, МПК С 22 С 37/00, 1974р ) Марганець в КІЛЬКОСТІ не менше О.Змас % неУ об'єкта, що заявляється, і прототипу збігаобхідний для пригнічення розливальної плині при ються такі суттєві ознаки наявність в чавуні вуглелитті та забезпечення необхідної прогартовуваноцю, кремнію, марганцю, хрому, титану, ванадію та сті чавуну Підвищення вмісту марганцю більше заліза ніж 1,0мас % приводить до появи великої КІЛЬКОСТІ залишкового аустеніту, що знижує твердість сплаАналіз технічних властивостей прототипу, ву обумовлених його ознаками, показує, що одержанню очікуваного нового технічного результату Інтервал вмісту хрому - 0,2 - 0,8мас % - забезпри використанні прототипу перешкоджають, такі печує одержання в структурі чавуну легованого причини цементиту з високою твердістю Нижня границя вмісту хрому в чавуні (0,2мас %) вибрана з врахуВміст В чавуні кремнію більш ніж 1,6мас%, та ванням початку прояви його легуючої дії Верхня наявність алюмінію в хімічному складі чавуну програниця (0,8мас %) є межею/ після якої хром почитотипу створюють умови для графітизації чавуну, нає різко підсилювати свою карбідестабілізуючу що приводить до недостатньо високої твердості та дію, знижуючи якості МІЦНОСТІ чавуну (знижуючи ЗНОСОСТІЙКОСТІ чавуну за рахунок утворення в його ударостійкість ВІДЛИВКІВ) матриці великої КІЛЬКОСТІ ВІЛЬНОГО графіту під час первинної кристалізації чавуну Вміст в чавуні вугВМІСТ титану та ванадію менше вказаних нижлецю менш ніж 2,8мас % та наявність більше ніж ніх границь неефективний, а їхня концентрація 1,0мас % хрому в хімічному складі прототипу привище казаних верхніх границь приводить до підводить до наскрізного вибілу матриці чавуну по вищеного виділення шлаку та ускладнення техновсьому перерізу відливка Наявність наскрізного логічного процесу одержання ВІДЛИВКІВ вибілу чавуну по всьому перерізу молольного тіла, Введення в сплав нікелю в КІЛЬКОСТІ 0,1 що зазнає при роботі в млині високі ударні наван0,5мас % приводить догальмування дифузійного таження, спричинює його швидке руйнування розпаду аустеніту, а отже і до його стабілізації, та сприяє утворенню аустенітно-мартенситної струкВ основу винаходу поставлено задачу розротури сплаву, підвищуючи його ударну в'язкість бити такий зносостійкий чавун, в якому вміст нових При цьому введення в чавун нікелю більше ніж елементів дозволив би забезпечити в литому стані 0,5мас % приводить до підвищення стабілізації підвищення твердості та ЗНОСОСТІЙКОСТІ чавуну аустенітної структурної складової сплаву і до зниНа рішення поставленої задачі спрямований ження за рахунок цього ЗНОСОСТІЙКОСТІ чавуну, а винахід, що заявляється, який характеризується введення в чавун нікелю менше ніж 0,1мас% не такими суттєвими ознаками, що виражені визначесприяє підвищенню твердості та ударної в'язкості ними поняттями і достатні для досягнення очікувачавуну ного технічного результату в усіх випадках, на які поширюється обсяг правової охорони Кальцій, введений в сплав в вказаних границях (0,001 - 0,01 мас %), сприяє десульфурацм чаЗносостійкий чавун, що заявляється, містить вуну та очищенню границь зерен від неметалевих вуглець, кремній, марганець, хром, титан, ванадій включень, що підвищує твердість чавуну, а отже і та залізо Від прототипу зносостійкий чавун, що його ЗНОСОСТІЙКІСТЬ Введення кальцію нижче ніж заявляється, відрізняється тим, що він додатково 0,001 мас % не ефективне, а вміст його більший містить нікель та кальцій при такому співвідноніж 0,01 мас % не бажаний, так як при цьому порушенні компонентів, мас% шується однорідність структури на границях зерен утворюються скупчення карбідів, які знижують Вуглець 2,8-3, б ударну в'язкість та ЗНОСОСТІЙКІСТЬ чавуну Кремній 0,9-1,6 Марганець 0,3-1,0 В результаті використання винаходу, що заявляється, досягається технічний результат, який Хром 0,2-а, 8 полягає в підвищенні твердості і ЗНОСОСТІЙКОСТІ та Титан 0,05-0,4,0 в підвищенні ударостійкості в порівнянні з протоВанадій 0,1 - 0 , 2 5 типом Нікель 0,1 - 0 , 5 Кальцій 0,001 - 0 , 0 1 Між сукупністю суттєвих ознак винаходу, що Залізо решта заявляється, і технічним результатом, що досягається, є такий причинно-наслідковий зв'язок Інтервал значень КІЛЬКІСНОГО співвідношення Введення в сплав нікелю в КІЛЬКОСТІ 0,1 компонентів в складі зносостійкого чавуну, що за0,5мас % приводить до стабілізації аустеніту в являється, обумовлений таким матриці чавуну та сприяє утворенню твердої аустенітно-мартенситної структури сплаву з високою Вміст вуглецю в інтервалі 2,8 - З.бмас % заударною в'язкістю, а введення в сплав кальцію в безпечує відсутність в сплаві первинних карбідів, КІЛЬКОСТІ 0,001 - 0,01 мас % сприяє десульфурацм які знижують комплекс механічних властивостей та сплаву та очищенню границь зерен матриці від визначає мінімально допустиму об'ємну частку неметалевих включень, що підвищує твердість карбідної складової з точки зору ЗНОСОСТІЙКОСТІ матриці, а отже і и ЗНОСОСТІЙКІСТЬ Нижня границя вмісту кремнію - 0,9мас % - ви 44100 Використання зносостійкого чавуну, що заявграничним значенням, виходили за граничні зналяється, для відливки молольнихтіл приводить, за чення та мали оптимальні значення Для порівнярахунок підвищення ударостійкості молольного льного аналізу з прототипом був виплавлений татіла, до підвищення строку їх служби та зниження кож чавун з відомим співвідношенням компонентів витрат молольнихтіл у споживачів при подрібненЗНОСОСТІЙКІСТЬ МОЛОЛЬНИХ куль оцінювали по ні сировини відношенню величини зносу еталону до величини зносу чавуну, що досліджується За еталон вибраЗносостійкий чавун, що заявляється, одержули зразки, які виготовлені з сталі СтЗ Випробують, наприклад, таким способом Виплавку чавуну вання проводили на машині МЗ-ІМ шляхом сухого здійснювали в індукційній печі ІСТ 016 вмістом тертя ковзання зразку діаметром 10мм по абрази200кг з основною футерівкою Основою для вивному кругу при тиску 2Па та швидкості обертання плавки чавуну був стальний лом та електродне 1,05м/с биття В індукційну піч додавали феромарганець, ферохром, ванадієвий шлак Силікокальцій в кусУдаростійкість визначали по КІЛЬКОСТІ ударів, ках та електричний нікель додавали в піч разом з які витримала молольна куля до руйнування при її усіма шихтовими матеріалами При досягненні вільному падінні на ковадло з висоти 4м В лаборозплавленим металом температури 1500°С прораторних умовах були проведені порівняльні доводили присадку титану (марки ТГ-1100) Виплавслідження ударостійкості і ЗНОСОСТІЙКОСТІ МОЛОЛЬлений чавун розливали в стальні КОКІЛЬНІ форми НИХ куль, відлитих з зносостійкого чавуну, що для відливки молольних куль діаметром 60мм заявляється, та чавуну прототипу Температура металу перед заливкою молольних Результати експериментів зведені в таблицях куль складала 1350 - 1400°С Після кристалізації 1 і2 чавуну молольні кулі вибивали з КОКІЛІВ та охолоВ таблиці 1 надані п'ять ХІМІЧНИХ складів зноджували на спокійному повітрі до температури состійкого чавуну, що заявляється, та склад чавунавколишнього середовища Так виплавили п'ять ну прототипу, з яких були ВІДЛИТІ молольні кулі сплавів зносостійкого чавуну, що заявляється, з діаметром 60мм співвідношеннями компонентів, що дорівнювали Таблиця 1 Склад чавуну, мас % N° сплаву С Si Mn Cr Ті V Ni Ca 1 3,2 1,2 0,7 0,6 0,32 0,17 0,2 0,005 решта 2 2,8 0,9 0,3 0,2 0,05 0,12 0,1 0,002 решта 3 3,6 1,6 1,0 0,8 0,39 0,25 0,5 0,010 решта 4 5 Прототип 3,8 2,6 1,8 0,8 1,2 0,2 0,9 0,50 0,30 0,7 0,020 0,1 0,03 0,06 0,1 0,001 решта решта 3,12 1,72 0,46 0,22 0,32 0,21 Al 0,12 Fe решта В таблиці 2 надані механічні властивості молольних куль діаметром 60мм, відлитих з зносостійкого чавуну, що заявляється, та відомого чавуну Коефіцієнт ЗНОСОСТІЙКОСТІ визначений по відношенні до сталі СтЗ Таблиця 2 № сплаву КІЛЬКІСТЬ ударів до руйнування Твердість, НВ Коефіцієнт ЗНОСОСТІЙКОСТІ 1 2 3 4 5 506 470 620 750 412 465 485 535 415 477 3,17 3,26 3,35 2,45 3,20 Прототип 435 400 2,30 Як показали наведені в вищезгаданих таблицях 1 і 2 дані проведених випробувань, зносостійкий чавун, що заявляється, характеризується кращою якістю за рахунок додаткового введення в його склад нікелю та кальцію Внаслідок використання винаходу досягається технічний результат, який полягає в підвищенні твердості, ЗНОСОСТІЙКОС ТІ та ударостійкості ВІДЛИВКІВ З запропонованого чавуну Запропонований зносостійкий чавун має більш, ніж в 1,3 рази вище твердість, ЗНОСОСТІЙКІСТЬ та ударостійкість в порівнянні з прототипом Строк служби відлитих з цього чавуну молольних тіл при подрібненні залізної руди буде збільшено в 1,2-1,4 рази 44100 ДП «Український інститут промислової власності» (Укрпатент) вул Сім'ї Хохлових, 15, м Київ, 04119, Україна (044) 456 - 20 - 90