Зносостійкий чавун

Реферат: Зносостійкий чавун містить вуглець, кремній, марганець, хром, нікель, молібден, мідь, залізо та домішки з метою підвищення твердості, зменшення схильності до крихкості за рахунок зменшення зерен карбідної фази, напружень і підвищення експлуатаційної стійкості виробів, метал додатково модифікують телуром, а також Superseed ® 75 і Reseed ® Inoculant. UA 94040 U (12) UA 94040 U UA 94040 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель належить до чорної металургії і може бути застосована для деталей, що працюють в умовах інтенсивного зношування, наприклад прокатних валків чистових клітей листових і широкосмугових станів. Підвищення стійкості і надійності металургійного устаткування - прокатних валків, нерозривно пов'язане із створенням зносостійких матеріалів, що відрізняються зменшенням напружень, малою схильністю до викришування робочої поверхні при експлуатації та підвищеним рівнем наробітку. Задовольнити таким вимогам може сплав, зі структурою мартенситу, дрібних зерен карбідної фази, а також невеликою кількістю залишкового аустеніту, розпадом якого можна керувати шляхом низькотемпературної термообробки. Відомо чавун [1] для прокатних валків наступного хімічного складу, вага. %: вуглець 2,0-4,0 кремній 0,2-2,0 марганець до 10,0 хром до 4,0 нікель 5,0-6,5 ванадій до 2,0 молібден до 1,0 залізо решта. Незважаючи на те, що у відомому чавуні досягається високий рівень твердості, він характеризується важкою оброблюваністю і підвищеним рівнем напруг, які формуються при виготовленні виливка через високу частку вуглецю, хрому і частку карбідної фази. Відомо чавун складу [2], який за технічної суті спрямований на підвищення зносостійкості і характеризується таким хімічним складом, вага. %: вуглець 3,0-3,3 кремній 0,3-0,6 марганець 0,3-0,6 фосфор 0,3-0,8 ванадій 0,1-0,4 залізо і домішки решта. При цьому відношення вмісту ванадію до фосфору становить 0,3-0,5. Недоліком такого чавуну є відсутність можливості формування в достатній мірі голчастих структур (мартенситу), що визначають високу стійкість у процесі експлуатації, та це пов'язано з відсутністю компонентів Сr і Ni, які визначають їх формування. Найбіль близьким до запропонованого є чавун [3] наступного хімічного складу, вага. %: вуглець 2,5-3,2 кремній 1,5-2,5 марганець 0,8-1,2 хром 0,4-0,7 нікель 2,0-2,4 молібден 0,5-0,9 церій 0,02-0,05 фосфор 0,05-0,15 мідь 0,2-0,4 бор 0,01-0,03 залізо решта. Цей чавун має підвищену контактну витривалість, однак характеризується недостатньою твердістю, отже і зносостійкістю та через низький вміст нікелю в ньому не формується стійкої мартенситної структури. Задачею корисної моделі є підвищення експлуатаційної стійкості робочого шару виробів, та розглядається на прикладі виробництва прокатних валків. Це вирішується тим, що чавун містить вуглець, кремній, марганець, хром, нікель, молібден, мідь, залізо та виливки виготовляють відцентровим методом та додатково модифікують телуром, Superseed ® 75 і Reseed ® Inoculant при наступному співвідношенню основних компонентів сплаву, ваг. %: вуглець 2,8-3,5 кремній 0,7-1,0 марганець 0,5-0,8 нікель 4,0-4,7 хром 1,3-2,0 1 UA 94040 U 5 10 15 20 25 30 35 40 молібден 0,1-1,0 мідь 0,1-0,5 залізо решта. Домішку телуру вводять в кількості 7-10 г/т, що достатньо пригнічує ефект схильності до графітизації. Модифікування чавуну лігатурами: Superseed ® 75 складається з 73-75 % кремнію, 0,6-1,0 % стронцію, макс. 0,10 % кальцію, макс. 0,5 % алюмінію і Reseed ® Inoculant що складається з 7076 % кремнію, 0,75-1,25 % алюмінію, 0,75-1,25 % кальцію, 1,5-2,0 % церію, та це забезпечує в робочому шарі таких валків формування дрібного евтектичного зерна, однорідного розподілу виділень графіту (не перевищує 5 %) і достатню частку дрібних включень карбідної фази (3032 %), при якій зменшується схильність до викрошування. Це визначає також досягнення мінімальних напружень при кристалізації робочого шару виливків відцентровим методом, що рекомендується оцінювати за рівнем коерцитивної сили, а також по відносній зносостійкості (коефіцієнта наробітку). Сумарна кількість введення модифікуючих домішок Superseed ® 75 і Reseed ® Inoculant оцінюється співвідношенням, згідно з коефіцієнтом Ммод / Ммет К  14,5  21,6  , Ммод - сумарна кількість Superseed ® 75 і Reseed ® Inoculant, які рекомендується де: використовувати для модифікування, кг; Ммет - маса металу, яка піддається модифікуванню, т;  - час витримки металу робочого шару перед заливкою - наступного, годин. При К21,6 формується велика частка графіту. Розрахунок коефіцієнта К від кількості модифікуючої домішки з урахуванням оброблюваної маси металу та часу витримки робочого шару перед заливкою - послідуючого наведено в табл. 1. Оцінка властивостей запропонованого чавуну (табл.2) показала, що при оптимальних показниках К=14,5-21,6 твердість у литому стані дорівнює 76-79HS. Рівень коерцитивної сили мінімальний та знаходиться в межах 21,0-23,6 А/см. При менших значеннях коефіцієнтів К=4,2-6,6 та К=8,7-13,3 твердість та середній коефіцієнт наробітку змінюється в межах 69-75 HS та 1,0-1,05 відповідно. При цьому рівень коерцитивної сили зменшується з 31,9-36,2 до 26,0-27,9 А/см, що характеризує рівень напруг для цих значень К, однак він суттєво не впливає на збільшення наробітку валків. При К=22,0-27,3, який перевищує оптимальні його показники, твердість та коерцитивна сила зменшуються, а наробіток валків відповідає значенням вихідного варіанту. Це відбувається за рахунок того, що такий чавун має більш високу схильність до графітизації (кількість модифікуючої домішки дорівнює 7-9 кг). Таким чином, запропонований чавун, який містить вуглець, кремній, марганець, нікель, хром, молібден, мідь, залізо - решта і модифікований домішками, та оцінюється згідно з Ммод / Ммет К  14,5  21,6  коефіцієнтом відповідає поставленій задачі - підвищенню наробітку за рахунок більш високої твердості та зменшення схильності до викрошування при експлуатації і низьких значень напружень, згідно рівню коерцитивної сили. Джерела інформації: 1. Патент Японії № 47-49407, 15 кл.10 j 184. 1972. 2.Патент РФ № 2153536, кл.С22С37/10 Б.І. 2000 № 21. 3. Авторское свідетельство СССР № 464651, кл. С22С37/00, 1969. 45 2 UA 94040 U Таблиця 1 Значення коефіцієнта К Кількість домішки, кг 4,2-6,6 8,7-13,3 14,5-21,6 22,0-27,3 Без урахування коефіцієнта К 1-1,5 2-3 4-5 7-9 Відсутня Час витримки металу після Маса металу робочого заливки робочого шару, шару, що піддається год. модифікуванню, т 0,1097-0,1138 (6'35"- 6'48") 2,0-3,2 0,1072-0,1139 (6'26"- 6'50") 2,05-2,13 0,1111-0,1130 (640"- 6'47") 2,1-2,5 0,1069-0,1093 (6'20"- 6'32") 2,15-2,6 0,106-0,1140 (6'20"- 6'50") 2,0-3,0 Примітка: позначка ' - хвилини, а позначка " - секунди. Таблиця 2 Номер плавки Значення коефіцієнта К Твердість HS 1 2 3 4 4,2-6,6 8,7-13,3 14,5-21,6 22,0-27,3 Без обробки модифікуючими домішками 69-70 70-75 76-79 70,2-72,5 Рівень коерцитивної сили, А/см 31,9-36,2 26,0-27,9 21,0-23,6 20,5-21,8 68-70 32,1-38,3 Вихідний варіант Коефіцієнт наробітку Кн Розмір карбідних включень, мкм 1,0 1,05 1,15 1,0 42-51 40-49 25-40 20-45 1 43-54 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 15 1. Зносостійкий чавун, що містить вуглець, кремній, марганець, хром, нікель, молібден, мідь, залізо та домішки, який відрізняється тим, що з метою підвищення твердості, зменшення схильності до крихкості за рахунок зменшення зерен карбідної фази, напружень і підвищення експлуатаційної стійкості виробів, метал додатково модифікують телуром, а також Superseed ® 75 і Reseed ® Inoculant при наступному співвідношенні основних елементів сплаву, ваг. %: вуглець 2,8-3,5 кремній 0,7-1,0 марганець 0,5-0,8 нікель 4,0-4,7 хром 1,3-2,0 молібден 0,1-1,0 мідь 0,1-0,5 залізо інше. 2. Зносостійкий чавун за п. 1, який відрізняється тим, що чавун модифікують телуром у кількості 7-10 г/т та домішками Superseed® 75 і Reseed® Inoculant загальної кількості 2-2,5 кг/т металу. 3. Зносостійкий чавун за п. 1, який відрізняється тим, що частка модифікуючої домішки та час витримки металу робочого шару перед заливкою - наступного оцінюється співвідношенням, згідно з коефіцієнтом К  20 Ммод / Ммет  14,5  216 , ,  де: Ммод - загальна кількість домішок Superseed® 75 і Reseed® Inoculant, що була використана для модифікування, кг; Ммет - маса металу робочого шару, що піддається модифікуванню, т;  - час витримки металу після заливки робочого шару, годин. 3 UA 94040 U Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4