Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
Патент на изобретение №2465362

(19)

RU

(11)

2465362

(13)

C1

(51) МПК C22C37/04 (2006.01)

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Статус: по данным на 17.10.2012 - нет данных Пошлина:

(21), (22) Заявка: 2011124798/02, 20.06.2011

(24) Дата начала отсчета срока действия патента:

20.06.2011

Приоритет(ы):

(22) Дата подачи заявки: 20.06.2011

(45) Опубликовано: 27.10.2012

(56) Список документов, цитированных в отчете о

поиске: RU 2401317 C1, 10.10.2010. CH 594057 A, 30.12.1977. JP 56065963 A, 04.06.1981. RU 2416660 C1, 20.04.2011. EP 80590 A, 08.06.1983.

Адрес для переписки:

115088, Москва, ул.Шарикоподшипниковская, 4, ОАО НПО "ЦНИИТМАШ", отд.40, Л.М. Матевосову, рег. 354

(72) Автор(ы):

Гущин Николай Сафонович (RU),

Нуралиев Фейзулла Алибала оглы (RU),

Олейников Дмитрий Владиславович (RU),

Тимофеев Александр Михайлович (RU),

Данилова Анастасия Павловна (RU),

Лобов Владимир Николаевич (RU),

Дуб Алексей Владимирович (RU),

Карапоткин Вячеслав Васильевич (RU)

(73) Патентообладатель(и):

Открытое акционерное общество Научно-производственное объединение "Центральный научно-исследовательский институт технологии машиностроения" (ОАО НПО "ЦНИИТМАШ") (RU)

(54) ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН

(57) Реферат:

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам с шаровидным графитом для производства мелющих элементов для смесеприготовительного оборудования, подвергающихся ударно-абразивному износу, например, при приготовлении асфальта и бетона. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 3,0-6,0; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; молибден 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; железо - остальное. Техническим результатом является повышение стойкости литого чугуна с шаровидным графитом в условиях ударно-абразивного износа. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.

Изобретение относится к области литейного производства, в частности к износостойким чугунам для производства деталей машин и оборудования, подвергающихся ударно-абразивному износу, например деталей смесеприготовительной системы изготовления асфальта, бетона и т.п.

Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий, мас.%: углерод 3,8-4,5; кремний 2,5-4,5; ванадий 3,5-4,5; медь 0,1-1,5; никель 0,1-2,0; марганец до 0,8; сера до 0,1; фосфор до 0,15; хром до 0,01; магний до 0,05; РЗМ до 0,05; железо - остальное [1].

Указанный износостойкий чугун обладает требуемыми свойствами только после сложной термической термообработки.

Известен износостойкий чугун с шаровидным графитом, выбранный в качестве прототипа по содержанию входящих компонентов и имеющий следующий состав, мас.%: углерод 2,8-4,0; кремний 1,5-3,5; ванадий 3,0-8,0; медь 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; марганец 0,2-1,0; магний 0,02-0,1; алюминий 0,1-0,4; церий 0,03-0,2; кальций 0,05-0,2; бор 0,2-0,4; железо - остальное [2].

Указанный износостойкий чугун с шаровидным графитом, литая металлическая основа которого содержит карбиды ванадия и мартенсит, обладает недостаточной ударно-абразивной стойкостью при приготовлении асфальта и бетона.

Задачей предложенного изобретения является создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с более высокой твердостью в литом состоянии для работы в условиях ударно-абразивного износа.

Технический результат, достигаемый при реализации предложенного технического решения, состоит в повышении ударно-абразивной стойкости чугуна в литом состоянии за счет образования в его структуре твердых карбидов молибдена, которые совместно с карбидами ванадия существенно повысят твердость сплава, предназначенного для изготовления износостойких отливок, например бронефутеровки, лопатки, кронштейны для смесеприготовительного оборудования.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что в предложенном износостойком чугуне с шаровидным графитом, содержащем: углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, серу, фосфор, железо, дополнительно введен молибден, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 3,0-4,6; кремний 1,5-3,5; марганец 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; бор 0,06-0,40; ванадий 3,0-6,0; медь 0,2-0,8; алюминий 0,1-0,7; церий 0,02-0,20; магний 0,02-0,08; молибден 4,0-6,0; кальций 0,06-0,80; сера 0,01-0,03; фосфор 0,02-0,08; железо - остальное.

Введение в состав предложенного чугуна молибдена способствует образованию твердых карбидов молибдена типа Мо 2 С, благодаря которым повышается стойкость чугуна в условиях ударно-абразивного износа.

Добавка в состав предложенного чугуна молибдена менее 4% способствует образованию карбидов молибдена типа МоС, твердость которых по сравнению с твердостью карбидов молибдена типа Мо 2 С в 1,5 раза меньше. Увеличение содержания молибдена свыше 6% способствует образованию повышенного количества карбидов молибдена, в результате чего повышается твердость, но одновременно с этим снижаются прочностные характеристики чугуна.

Уменьшение содержания ванадия в составе предложенного чугуна с 8% до 6% позволяет снизить количество карбидов ванадия, благодаря чему появляются условия выделения в металлической основе чугуна структурно-свободного углерода в виде графита пластинчатой формы, а ввод в расплав чугуна сфероидизирующих модификаторов в виде магния, церия и кальция способствует получать графит шаровидной формы, благодаря этому существенно повышаются прочностные характеристики чугуна.

Наличие в металлической основе предложенного чугуна включений графита шаровидной формы в количестве менее 0,5% способствует образованию аустенитной структуры чугуна, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях ударно-абразивного изнашивания. Увеличение количества включений графита шаровидной формы более 2,2% способствует образованию трооститной структуры чугуна, у которой износостойкость меньше, чем у аустенитной структуры.

Наличие в металлической основе предложенного чугуна связанного углерода в количестве менее 0,4% способствует образованию аустенитной структуры чугуна, которая по сравнению с мартенситной структурой менее износостойкая в условиях ударно-абразивного изнашивания. Увеличение концентрации связанного углерода более 3,7% способствует образованию большого количества твердых карбидов ванадия и молибдена, что ведет к существенному снижению прочности и, соответственно, ударно-абразивной стойкости чугуна.

Плавку износостойкого чугуна предложенного состава проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, медь, молибден вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до 1480-1520°С на зеркало расплава вводят марганец, ванадий, бор и кремний. Затем присаживают алюминий и кальций (в виде 20%-ного силикокальция). Магний в составе сфероидизирующей присадки, а также церий в виде ферроцерия помещают на дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи.

В таблице 1 приведен химический состав известного и предложенного чугунов. В таблице 2 приведены количество включений графита и карбидов, значение твердости и износостойкости в условиях ударно-абразивного износа.

Техническим результатом, как видно из данных таблицы 2, являются более высокая твердость (64-70 HRC) и относительная износостойкость (2,5-3,8) предлагаемого чугуна в сравнении с прототипом в литом состоянии.

Твердость по Роквеллу определяли в соответствии с ГОСТ 9013-59.

Износостойкость в условиях ударно-абразивного изнашивания определяли по потере массы образцов ( 18×18 мм), после проведения 12 циклов испытания длительностью 25 минут каждая. Испытания на ударно-абразивный износ проводили на лабораторной мельнице конструкции ЦНИИТМАШ. В качестве абразива использовали кварцевый песок определенной зернистости. За эталон принимали износ образцов, изготовленных из стали 20.

Объемное количество карбидной фазы и включений графита в структуре чугуна подсчитывали планиметрическим методом в трех полях и методом случайных секущих при 500-кратном увеличении на микроскопе МИМ-8.

Применение предлагаемого износостойкого чугуна с шаровидным графитом для отливок мелющих элементов смесеприготовительного оборудования, используемого для приготовления асфальта и бетона, позволяет существенно (на 35-40%) увеличить их срок службы.

Источники информации, использованные при составлении заявки

1. А.С. СССР 322394, C22C 37/04, 1971.

2. Патент RU 2401317 C1 от 10.10.2010. Бюл. 28.

Таблица 2

Номер образца,

Чугун

Количество включений графита, %

Количество карбидов (VC+Mo 2 C), %

Твердость HRC

Коэффициент относительной стойкости в условиях ударно-абразивного износа

1

Предлагаемый

0,5

30

65

3,0

2

0,5

33

68

3,3

3

0,5

35

70

43,8

4

Прототип

0,5

33

65

3,0

5

Предлагаемый

2,2

28

64

2,6

6

2,2

30

66

2,8

7

2,2

33

68

3,0

8

Прототип

2,2

30

64

2,5

Формула изобретения

1. Износостойкий чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, бор, ванадий, медь, алюминий, церий, магний, кальций, серу, фосфор, железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод

3,0-4,6

Кремний

1,5-3,5

Марганец

0,2-0,8

Никель

3,0-5,0

Бор

0,06-0,40

Ванадий

3,0-6,0

Медь

0,2-0,8

Алюминий

0,1-0,7

Церий

0,02-0,20

Магний

0,02-0,08

Молибден

4,0-6,0

Кальций

0,06-0,80

Сера

0,01-0,03

Фосфор

0,02-0,08

Железо

Остальное

2. Износостойкий чугун по п.1, отличающийся тем, что он содержит структурно-свободный углерод в виде включений графита шаровидной формы в количестве 0,5-2,2% и связанный углерод в количестве 0,4-3,7%.