PL228078B1 - Method for producing in-situ layer with increased abrasion resistance on the surface of castings made from chromium cast iron - Google Patents
Method for producing in-situ layer with increased abrasion resistance on the surface of castings made from chromium cast ironInfo
- Publication number
- PL228078B1 PL228078B1 PL415328A PL41532815A PL228078B1 PL 228078 B1 PL228078 B1 PL 228078B1 PL 415328 A PL415328 A PL 415328A PL 41532815 A PL41532815 A PL 41532815A PL 228078 B1 PL228078 B1 PL 228078B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- amount
- iron
- producing
- chromium cast
- cast iron
- Prior art date
Links
- 238000005266 casting Methods 0.000 title claims description 19
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 title claims description 13
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 title claims description 13
- 239000011651 chromium Substances 0.000 title claims description 13
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title claims description 10
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 10
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 title claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 20
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 14
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 10
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 8
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 7
- MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N Ferrous sulfide Chemical compound [Fe]=S MBMLMWLHJBBADN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 229910001338 liquidmetal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 5
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 5
- 229910001200 Ferrotitanium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000005524 ceramic coating Methods 0.000 claims description 2
- 238000010410 dusting Methods 0.000 claims description 2
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 2
- 238000000465 moulding Methods 0.000 claims description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 7
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910005438 FeTi Inorganic materials 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 description 2
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 2
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 2
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 2
- -1 zirconium carbides Chemical class 0.000 description 2
- RBORURQQJIQWBS-QVRNUERCSA-N (4ar,6r,7r,7as)-6-(6-amino-8-bromopurin-9-yl)-2-hydroxy-2-sulfanylidene-4a,6,7,7a-tetrahydro-4h-furo[3,2-d][1,3,2]dioxaphosphinin-7-ol Chemical compound C([C@H]1O2)OP(O)(=S)O[C@H]1[C@@H](O)[C@@H]2N1C(N=CN=C2N)=C2N=C1Br RBORURQQJIQWBS-QVRNUERCSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N chromium iron Chemical compound [Cr].[Fe] UPHIPHFJVNKLMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000003110 molding sand Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 1
- 239000012256 powdered iron Substances 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Mold Materials And Core Materials (AREA)
Description
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytworzenia warstwy in situ o zwiększonej odporności na ścieranie na powierzchni odlewów z żeliwa chromowego, wykorzystywanych do produkcji elementów konstrukcyjnych.The subject of the invention is a method of producing an in situ layer with increased abrasion resistance on the surface of chromium iron castings used for the production of structural elements.
Znany jest z polskiego zgłoszenia nr P.398769 sposób wytwarzania warstw kompozytowych w odlewach, który polega na tym, że na wnękę formy odlewniczej lub kokili nanosi się zawiesinę koloidalną, zawierającą substraty reakcji syntezy wybranego typu węglika ulegającego reakcji SHS (selfpropagating high-temperature synthesis), przy czym do grupy tej zalicza się węgliki niobu, tytanu, molibdenu, wanadu, wolframu i cyrkonu.A method for producing composite layers in castings is known from the Polish application No.P.398769, which consists in applying a colloidal suspension to the cavity of the casting mold or die, containing the reactants of the selected type of carbide undergoing the SHS reaction (self-propagating high-temperature synthesis). and includes niobium, titanium, molybdenum, vanadium, tungsten and zirconium carbides.
Ponadto znany z polskiego zgłoszenia nr P.398770 sposób wytwarzania stref kompozytowych w odlewach polega na tym, że na ściankach i/lub dnie formy odlewniczej lub kokili umieszcza się kształtki, zawierające substraty reakcji syntezy wybranego typu węglika ulegającego reakcji SHS, przy czym do grupy tej zalicza się węgliki niobu, tytanu, tantalu, molibdenu, wanadu, wolframu i cyrkonu.Moreover, the method of producing composite zones in castings, known from the Polish application No.P.398770, consists in placing moldings on the walls and / or bottom of the casting mold or die, containing the reactants for the synthesis of the selected type of carbide undergoing the SHS reaction. includes niobium, titanium, tantalum, molybdenum, vanadium, tungsten and zirconium carbides.
Celem wynalazku jest opracowanie sposobu wytworzenia warstwy in situ o zwiększonej odporności na ścieranie na powierzchni odlewów, wykonanych z żeliwa chromowego z dodatkiem tytanu, które narażone są na podwyższone zużycie ścierne podczas ich pracy w maszynach i urządzeniach.The aim of the invention is to develop a method of producing an in situ layer with increased abrasion resistance on the surface of castings made of chromium cast iron with the addition of titanium, which are exposed to increased abrasive wear during their operation in machines and devices.
Cel ten osiągnięto przez wprowadzenie niewielkich ilości siarki w miejsca formy odlewniczej, w których zachodzi konieczność wytworzenia na powierzchni odlewów warstwy in situ o zwiększonej odporności na ścieranie. Istota sposobu według wynalazku polega na tym, że na powierzchnię wnęki formy odlewniczej nanosi się proszek siarczku żelaza (II) w ilości 0,05-0,5 g na 1 cm , po czym formę zalewa się ciekłym żeliwem chromowym z dodatkiem tytanu w ilości 0,2-1,0% masowych w stosunku do masy ciekłego metalu, przy czym Ti wprowadza się w postaci żelazotytanu, który składa się z żelaza w ilości 30-50% masowych i tytanu w ilości 50-70% masowych.This goal was achieved by introducing small amounts of sulfur in the places of the casting mold, where it is necessary to create an in situ layer on the surface of the castings with increased abrasion resistance. The essence of the method according to the invention is that iron (II) sulphide powder is applied to the surface of the cavity of the casting mold in the amount of 0.05-0.5 g per 1 cm, after which the mold is poured with liquid chromium cast iron with the addition of titanium in the amount of 0 , 2-1.0% by weight with respect to the weight of the molten metal, Ti being introduced as ferrititanium, which consists of 30-50% by weight of iron and 50-70% by weight of titanium.
Proszek siarczku żelaza (II) na powierzchnię wnęki formy nanosi się poprzez napylenie albo nałożenie go w postaci alkoholowej zawiesiny.Iron (II) sulphide powder is applied to the surface of the mold cavity by dusting or by applying it in the form of an alcoholic suspension.
Korzystnym jest, aby proszek siarczku żelaza (II) nanoszono na pokrytą ciekłą ceramiczną powłoką ochronną powierzchnię wnęki formy.It is preferred that the iron (II) sulphide powder is applied to the protective liquid surface of the mold cavity covered with a liquid ceramic coating.
Istota innego sposobu polega na tym, że bezpośrednio do masy formierskiej przymodelowej wprowadza się siarkę w postaci granulatu lub proszku w ilości 0,5-10% objętościowych w stosunku do ilości tej masy, po czym formę zalewa się ciekłym żeliwem chromowym z dodatkiem tytanu w ilości 0,2-1,0% masowych w stosunku do ilości ciekłego metalu, przy czym Ti wprowadza się w postaci żelazotytanu, który składa się z żelaza w ilości 30-50% masowych i tytanu w ilości 50-70% masowych.The essence of another method consists in the fact that sulfur in the form of granules or powder is introduced directly into the molding sand in the amount of 0.5-10% by volume in relation to the amount of this mass, and then the mold is poured with liquid chromium cast iron with the addition of titanium in the amount of 0.2-1.0% by mass with respect to the amount of liquid metal, Ti is introduced in the form of ferrititanium, which consists of iron in an amount of 30-50% by mass and titanium in an amount of 50-70% by mass.
Ciekły stop, zawierający między innymi węgiel i tytan, kontaktując się z siarką umiejscowioną na powierzchni formy odlewniczej powoduje utworzenie powierzchniowej warstwy in situ, złożonej z wydzieleń węglika tytanu Ti4C2S2 i węglika typu M7C3, przy czym M oznacza pierwiastek wybrany spośród Cr, Fe, Mo, V, W bądź ich mieszanin. Węglik Ti4C2S2 działa jak podkładka do zarodkowania, powodując lokalną modyfikację mikrostruktury, która staje się bardziej drobnoziarnista z dużą ilością wydzieleń węglików, powodując zwiększenie odporności na ścieranie.The liquid alloy, containing, inter alia, carbon and titanium, in contact with sulfur located on the surface of the casting mold, creates a surface layer in situ, consisting of precipitates of titanium carbide Ti 4 C 2 S 2 and carbide type M 7 C 3 , where M stands for the element chosen from Cr, Fe, Mo, V, W or mixtures thereof. The Ti 4 C 2 S 2 carbide acts as a nucleation washer, causing a local modification of the microstructure, which becomes finer-grained with a large amount of carbide precipitates, resulting in increased wear resistance.
Zaletą sposobu według wynalazku jest to, że wytworzona na wybranych przez konstruktora powierzchniach odlewu warstwa charakteryzuje się podwyższonymi właściwościami użytkowymi, a mianowicie twardością oraz odpornością na ścieranie.The advantage of the method according to the invention is that the layer produced on the casting surfaces selected by the designer is characterized by increased functional properties, namely hardness and abrasion resistance.
Przykład IExample I.
W piecu indukcyjnym roztopiono wsad metalowy, po czym ciekły metal poddano modyfikacji przez dodanie 0,5% masowych żelazotytanu FeTi uzyskując żeliwo chromowe, zawierające masowo: 23,8% Cr, 3,23% C, 0,52% Si, 0,64% Mn, 0,38% P, 0,026% Si, 0,25% Ti; reszta żelazo i nieuniknione znikome zanieczyszczenia. Następnie przygotowano formę z masy bentonitowej, zawierającej dwie wnęki o przekroju trapezowym, na które nałożono powłokę ochronną o nazwie handlowej „Cyrkofluid”.The metal charge was melted in an induction furnace, and then the liquid metal was modified by adding 0.5% by weight of FeTi ferrititanium to obtain chromium cast iron, containing by weight: 23.8% Cr, 3.23% C, 0.52% Si, 0.64 % Mn, 0.38% P, 0.026% Si, 0.25% Ti; the rest iron and inevitable negligible impurities. Then a form of bentonite mass was prepared, containing two cavities with a trapezoidal cross-section, on which a protective coating was applied under the trade name "Cyrkofluid".
Na dno jednej z wnęk naniesiono, poprzez napylenie, sproszkowany siarczek żelaza (II) FeS2 w ilości 2 At the bottom of one of the recesses, powdered iron (II) FeS 2 sulfide in the amount of 2
0,2 grama/cm . Następnie formę zalano ciekłym metalem o temperaturze 1485°C, a po zastygnięciu odlew wybito, po czym wycięto prostopadłościenne próbki o wymiarach 25x10x15 mm, które poddano badaniu odporności na zużycie ścierne na maszynie Millera. Próbki zważono i poddano testowi na zużycie ścierne z tarciem o ruchu posuwisto-zwrotnym w stosunku do dolnej części rynny, wypełnionej wodnym roztworem medium ściernego w postaci zawiesiny SiC w wodzie destylowanej. W ciągu 16-godzinnego cyklu co 4 godziny próbki myto, suszono i ważono z dokładnością do ±0,1 mg.0.2 grams / cm. Then, the mold was poured with liquid metal at a temperature of 1485 ° C, and after it had solidified, the casting was knocked out, and then rectangular samples with dimensions of 25x10x15 mm were cut, which were subjected to abrasion resistance test on a Miller machine. The samples were weighed and subjected to an abrasive wear test with reciprocating movement against the bottom of the trough, filled with an aqueous solution of an abrasive medium in the form of a SiC suspension in distilled water. The samples were washed, dried and weighed to an accuracy of ± 0.1 mg over a 16 hour cycle every 4 hours.
PL 228 078 B1PL 228 078 B1
Odporność na ścieranie próbek z wytworzoną powierzchniową warstwą o zwiększonej odporności na ścieranie była o 45% większa niż dla próbek pobranych z części odlewu bez warstwy.The abrasion resistance of samples with the created surface layer with increased abrasion resistance was 45% higher than for samples taken from the part of the casting without the layer.
Przykład IIExample II
W piecu indukcyjnym roztopiono wsad metalowy, po czym ciekły stop poddano modyfikacji przez dodanie 0,5% masowych żelazotytanu FeTi uzyskując żeliwo chromowe, zawierające masowo: 23,8% Cr, 3,23% C, 0,52% Si, 0,64% Mn, 0,38% P, 0,026% Si, 0,25% Ti, reszta żelazo i nieuniknione znikome zanieczyszczenia. Następnie przygotowano formę z masy bentonitowej z wykorzystaniem masy przymodelowej, przy czym do jej części wprowadzono sproszkowany granulat siarki w ilości 0,7% objętościowego w stosunku do użytej masy przymodelowej. Następnie formę zalano ciekłym metalem o temperaturze 1485°C, a po zastygnięciu odlew wybito, po czym wycięto prostopadłościenne próbki o wymiarach 25x10x15 mm, które poddano badaniu odporności na zużycie ścierne na maszynie Millera. Próbki zważono i poddano testowi na zużycie ścierne z tarciem o ruchu posuwisto-zwrotnym w stosunku do dolnej części rynny, wypełnionej wodnym roztworem medium ściernego w postaci zawiesiny SiC w wodzie destylowanej. W ciągu 16-godzinnego cyklu co 4 godziny próbki myto, suszono i ważono z dokładnością do ±0,1 mg. Odporność na ścieranie próbek z wytworzoną powierzchniową warstwą o zwiększonej odporności na ścieranie była o 40% większa niż dla próbek pobranych z części odlewu bez warstwy.The metal charge was melted in an induction furnace, and the liquid alloy was modified by adding 0.5% by weight of FeTi ferrotitanium to obtain a chromium cast iron, containing by weight: 23.8% Cr, 3.23% C, 0.52% Si, 0.64 % Mn, 0.38% P, 0.026% Si, 0.25% Ti, the rest iron and minimal impurities inevitable. Then, a form of bentonite mass was prepared with the use of the model mass, with a part of it containing powdered sulfur pellets in the amount of 0.7% by volume in relation to the used mass for the model. Then, the mold was poured with liquid metal at a temperature of 1485 ° C, and after it had solidified, the casting was knocked out, and then rectangular samples with dimensions of 25x10x15 mm were cut, which were subjected to abrasion resistance test on a Miller machine. The samples were weighed and subjected to an abrasive wear test with reciprocating movement against the bottom of the trough, filled with an aqueous solution of an abrasive medium in the form of a SiC suspension in distilled water. The samples were washed, dried and weighed to an accuracy of ± 0.1 mg over a 16 hour cycle every 4 hours. The abrasion resistance of samples with the created surface layer with increased abrasion resistance was by 40% higher than for samples taken from the part of the casting without the layer.
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL415328A PL228078B1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method for producing in-situ layer with increased abrasion resistance on the surface of castings made from chromium cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL415328A PL228078B1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method for producing in-situ layer with increased abrasion resistance on the surface of castings made from chromium cast iron |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL415328A1 PL415328A1 (en) | 2017-06-19 |
| PL228078B1 true PL228078B1 (en) | 2018-02-28 |
Family
ID=59061574
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL415328A PL228078B1 (en) | 2015-12-15 | 2015-12-15 | Method for producing in-situ layer with increased abrasion resistance on the surface of castings made from chromium cast iron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL228078B1 (en) |
-
2015
- 2015-12-15 PL PL415328A patent/PL228078B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL415328A1 (en) | 2017-06-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kolokoltsev et al. | Structure features and properties of high-alloy white irons | |
| MX2021015621A (en) | Sized molds obtainable from a molding material mixture containing an inorganic bonding agent and phosphatic compounds and oxidic boron compounds and method for production and use thereof. | |
| Kumruoğlu | Mechanical and microstructure properties of chilled cast iron camshaft: Experimental and computer aided evaluation | |
| JP4636395B1 (en) | Method for producing flake graphite cast iron | |
| PL228078B1 (en) | Method for producing in-situ layer with increased abrasion resistance on the surface of castings made from chromium cast iron | |
| JP2010512454A5 (en) | ||
| Szajnar et al. | Diffusion of C and Cr during creation of surface layer on cast steel casting | |
| JP2002346730A (en) | Method for producing high strength spheroidal graphite cast iron | |
| WO2008051591A3 (en) | Permeable annulus | |
| CN104294176A (en) | Stainless steel non-magnetic material and balance weight made of it | |
| Górny et al. | The effects of the metal temperature and wall thickness on flake graphite layer in ductile iron | |
| RU2605017C1 (en) | Method of producing cast dispersion-hardening ferrite-carbide steel | |
| CN104342594A (en) | Alloy for preparing iron cushion plate for high-iron buckle | |
| RU2335377C1 (en) | Method of precise ingots production in ceramic moulds with pressurised crystallisation | |
| Holtzer et al. | Selection of protective coatings of moulds for castings of high-manganese cast steel in dependence of the applied moulding sand kind | |
| CN109877277A (en) | A method of casting thick-walled casting | |
| CN107619998A (en) | A kind of novel casting material | |
| RU2306196C1 (en) | Method for producing cast pieces | |
| CN107604236A (en) | A kind of method for improving lathe casting hardness | |
| RU2579329C1 (en) | Method of steel grain refinement in surface layer of cast | |
| Matula | Carbon effect in the sintered high-speed steels matrix composites-HSSMC | |
| PL433830A1 (en) | Zone reinforced iron alloy casting with increased resistance to abrasive wear and zone reinforcement of iron alloy castings with increased resistance to abrasive wear | |
| TALABI et al. | Effects of selected casting methods on mechanical behaviour of Al-Mg-Si alloy | |
| PL423974A1 (en) | Ausferritic cast iron with increased abrasion strength, method for producing castings from ausferritic cast iron with increased abrasion strength and application of such cast iron | |
| RU2661986C1 (en) | Method for producing high-manganese steel castings |