close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY4337

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(19)
BY (11) 4337
(13)
C1
(51)
(12)
7
C 22C 37/06
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН
(21) Номер заявки: a 19980031
(22) 1998.01.12
(46) 2002.03.30
(71) Заявители: Физико-технический институт
НАН Б; Дудецкая Л.Р.; Горецкий Г.П.;
Ткачева В.А.; Гарбуз С.В. (BY)
(72) Авторы: Дудецкая Л.Р.; Горецкий Г.П.; Ткачева
В.А.; Гарбуз С.В. (BY)
(73) Патентообладатели:
Физико-технический
институт НАН Б; Дудецкая Лариса Романовна;
Горецкий Георгий Прокопьевич; Ткачева
Валентина Александровна; Гарбуз Станислав
Викентьевич (BY)
(56)
Чугун легированный для отливок со специальными свойствами. ГОСТ 7769-82, RU 2037551 С1,1995, RU
2033458 C1, 1995, SU 1668454 A1, 1991, SU 1331901 A1, 1987, SU 1409674 A1, 1988, JP 01011940 A, 1989.
(57)
Изобретение относится к металлургии. Предлагается износостойкий чугун с повышенными механическими и литейными свойствами, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, железо и примеси,
отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, щелочноземельные и редкоземельные элементы при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод
2,4-3,6
кремний
0,2-1,0
марганец
1,5-2,5
хром
19,0-25,0
титан
0,15-0,35
алюминий
0,08-0,16
щелочноземельные элементы 0,05-0,10
редкоземельные элементы
0,05-0,10
железо и примеси
остальное.
Сплав может быть использован при изготовлении насосного, размольного и других видов оборудования,
работающего в условиях абразивного износа.
Изобретение относится к области металлургии, а именно к литейным материалам для деталей, работающих в условиях интенсивного изнашивания.
Изобретение может быть использовано при производстве износостойких деталей насосного, размольного,
обогатительного и других видов оборудования.
Материал, предназначенный для такого вида изделий, получаемых методом литья, должен удовлетворять
определенным требованиям, а именно обладать повышенной твердостью, износостойкостью, иметь удовлетворительные литейные свойства, в частности трещиностойкость. Для этого материал в литом состоянии
должен содержать в структуре 20...30 % карбидной фазы в виде эвтектики и иметь мартенситно-аустенитную
основу, причем аустенит должен быть метастабильным. Такая структура обеспечивается за счет легирования
чугуна никелем и хромом. Аналогом никеля по воздействию на структуру высокохромистого чугуна является марганец, однако при введении в сплав адекватных количеств никеля и марганца его прочностные свойства во втором случае, особенно в горячем состоянии, могут оказаться ниже, чем в первом, что может
приводить в ряде случаев к появлению в отливках трещин.
Широко известны высокохромистые износостойкие чугуны марок ИЧХ17Н3Г3, ИЧХ18Г3СМ [1], используемые
для изготовления рабочих колес и бронедисков насосов, футеровки размольных мельниц, лопаток дробеметных аппаратов и т.п. Их недостатком является присутствие в числе легирующих компонентов никеля и молибдена, а также формирование в отливках при затвердевании грубой транскристаллической структуры, что
BY 4337 C1
является причиной появления горячих трещин и ухудшает износостойкость при ударно-абразивных воздействиях.
Наиболее близким к заявляемому сплаву по технической сущности является высокохромистый чугун
ЧХ22 следующего состава, мас. % [2]:
углерод
2,4-3,6
кремний
0,2-1,0
марганец
1,5-2,5
хром
19,0-25,0
титан
0,15-0,35
ванадий
0,15-0,35
железо и примеси
остальное.
Недостатком данного сплава является повышенная склонность к образованию трещин, препятствующая
его применению при изготовлении крупногабаритных отливок.
Вышеописанный сплав выбран авторами в качестве прототипа как наиболее близкий к предполагаемому
изобретению по технической сущности и достигаемому результату.
Задачей настоящего изобретения является повышение литейных свойств сплава, прежде всего трещиностойкости. Поставленная задача решается путем введения в состав сплава новых элементов - щелочноземельных (ЩЗМ), редкоземельных (РЗМ) и алюминия при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод
2,4-3,6
кремний
0,2-1,0
марганец
1,5-2,5
хром
19,0-25,0
титан
0,15-0,35
алюминий
0,08-0,16
ЩЗМ
0,05-0,10
РЗМ
0,05-0,10
железо и примеси
остальное.
Приведенные соотношения компонентов обеспечивают совокупность высоких механических, литейных и
эксплуатационных свойств чугуна.
Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что заявляемое техническое решение отличается от
известного наличием новых компонентов, а именно алюминия, щелочноземельных и редкоземельных металлов.
В качестве примера осуществлена выплавка сплавов, химический состав которых представлен в табл 1.
Таблица 1.
Химический состав сплавов
№
опыта
1
2
3
4
5
6
Вид сплава
известный
предлагаемый
предлагаемый
предлагаемый
предлагаемый
предлагаемый
Уровень содержания компонентов
средний
средний
нижний
верхний
выше верхнего
ниже нижнего
Химический состав, мас. %*
С
Si
Mn
Cr
Ti
Аl
ЩЗМ
РЗМ
3,0
3,0
2,4
3,6
3,7
2,3
0,6
0,6
0,2
1,0
1,1
0,1
2,0
2,0
1,5
2,5
2,6
1,4
22,0
22,0
19,0
25,0
26,0
18,0
0,25
0,25
0,15
0,35
0,38
0,13
0,12
0,08
0,16
0,18
0,06
0,08
0,05
0,10
0,12
0,04
0,08
0,05
0,10
0,12
0,04
V
0,25
*Железо и примеси -остальное.
Проведены механические испытания и определены литейные свойства сплавов, а также их износостойкость. Результаты испытаний представлены в таблице 2. Наряду с опытными сплавами выплавляли и испытывали в аналогичных условиях сплав, выбранный за прототип.
Выплавку сплавов производили в индукционной печи с алундовым тиглем в нейтральной атмосфере по
известной технологии. В качестве шихтовых материалов использовали отходы стали 45, феррохром углеродистый ФХ 800 (ГОСТ 1415-79), ферросилиций ФС; % (ГОСТ 1415-79), ферромарганец ФМн 70 (ГОСТ 4755-80),
ферротитан ФТИ 35С7 (ГОСТ 4761-9191), модификатор МИГ (70 % алюминия), остальное - ЩЗМ и РЗМ
(ТУ 205 БССР 832-87).
Твердость сплавов измеряли на приборе типа "Роквелл", ударную вязкость определяли на маятниковом
копре по стандартной методике (ГОСТ 9454-78) на образцах без надреза.
Определение трещиностойкости производили по методике, описанной в [1] с использованием образцов в виде
круглой усадочной решетки. Жидкотекучесть определяли по методу вакуум-всасывания [3]. Среднюю величину измерения в обоих случаях определяли при трехкратном повторении опытов.
BY 4337 C1
Износостойкость сплавов оценивали по результатам абразивного изнашивания образцов методом торцевого
трения о шлифовальную бумагу. Общее время испытания составляло 12 мин. Износ образцов определяли
после каждой минуты испытаний и оценивали по убыли массы образцов взвешиванием с точностью 10-4 г.
Таблица 2.
Свойства известного и опытных сплавов
№
опыта
1
2
3
4
5
6
Механические свойства
Ударная вязкость, Твердость,
Дж
HRC
4,6
50
5,5
50
6,0
46
4,8
54
4,2
55
6,2
44
Литейные свойства
Износостойкость
Жидкотекучесть при Остаточные напряже- (потеря массы), г
1400 °С, мм
ния, σocт, МПа
120
162
0,1625
160
130
0,1292
140
142
0,1460
180
126
0,1345
134
184
0,1410
112
144
0,2350
Алюминий, щелочноземельные и редкоземельные металлы оказывают на сплав рафинирующее и модифицирующее действие, образуя с примесями, например серой химические соединения, в том числе оксисульфиды, играющие роль дополнительных центров кристаллизации при затвердевании сплава.. Это
способствует формированию в отливках равноосной макроструктуры, уменьшению концентрации растворенных газов и примесей, что приводит к росту механических и литейных свойств сплава. При этом алюминий производит предварительное раскисление сплава, тем самым позволяя уменьшить необходимую
величину добавок модификаторов (ЩЗМ и РЗМ). Однако уменьшение величины добавки этих элементов
ниже предлагаемого нижнего предела 0,05 % приводит к огрублению структуры и ухудшению эксплуатационных и литейных свойств. Повышение содержания этих элементов выше верхнего указанного предела
0,1 % нецелесообразно из-за явления так называемого "перемодифицирования", приводящего к распаду аустенита на феррито-карбидную смесь и снижению механических свойств. При концентрации в сплаве алюминия менее 0,08 % уменьшается жидкотекучесть сплава и возрастает потребность в увеличении добавок
ЩЗМ и РЗМ; при содержании алюминия выше, чем 0,18 % возрастает количество неметаллических включений, что приводит к ухудшению жидкотекучести и снижению износостойкости сплава. Это подтверждается
данными табл. 2.
Результаты, приведенные в табл. 2, свидетельствуют о том, что оптимальным сочетанием свойств обладают сплавы 2...4. Из таблицы следует, что предлагаемый сплав по сравнению с прототипом обладает более
высокими свойствами и отвечает поставленной при его разработке задаче.
Предлагаемый сплав предполагается внедрить на машиностроительных предприятиях, изготавливающих
насосное, размольное и очистное оборудование, например на РУП "Бобруйский машиностроительный завод".
Источники информации:
1. Цыпин И.И. Белые износостойкие чугуны. Структура и свойства. - М.: Металлургия, 1983.
2. ГОСТ 7769-91.Чугун легированный для отливок со специальными свойствами (прототип).
3. Худокормов Д.Н. Роль примесей в графитизации чугуна. - Мн.: Наука и техника, 1968.
Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, железо и примеси, отличающийся тем, что он дополнительно содержит алюминий, щелочноземельные и редкоземельные элементы
при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод
2,4-3,6
кремний
0,2-1,0
марганец
1,5-2,5
хром
19,0-25,0
титан
0,15-0,35
алюминий
0,08-0,16
щелочноземельные элементы
0,05-0,10
редкоземельные элементы
0,05-0,10
железо и примеси
остальное.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
123 Кб
Теги
by4337, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа