Чугун

(19) (11 СОЮЗ СОНЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИН 3 Ш С 22 С ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) ческ труд иссл (53) инийдий 0,00,020,0008Оста Церий Теллур Железо ые в Стал2.240 ь ОСУДАРСТВЕННЫй НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 556771/22-023.02.833,01.84, Бюл. 1 Ф 3.КалининДнепропетровский металлургии институт и Украинский орденавого Красного Знамени научнодовательский институт металлов669.15-196(088.8).1. Кривошеев А.Е. и др. Прокаталки из хромистого чугуна, -ь", 1967, Р 1, с, 60-62Авторское свидетельство СССР260, кл. С 22 С 37/00, 1969.(54) (57 кремний и желез тем,. чт ти, уда кости ванадий ющем соУгле Крем Марг Хром Алюм) ЧУГУН, содержащиймарганец, хром, алю о,.отл ич ающи о, с целью повышения рной вязкости и изно он дополнительно содцерий и теллур при отношении компоненто род 2,7 ний 2,4 анец 0,5 углерод, миний йс я прочнос состойержит следу- в, мас.Ъ -3,3 -3,0 -0,9 -8;7 -0,8 -0,35 -0,04 -0,00530 2,7-3,32,4-3,00,5-0,95,8-8,70,5-0,80,05-0,350,02-0,040,0008-0,005Остальное 40 Изобретение относится к металлургйи, в частности к разработке составов износостойкого и прочногочугуна для отливки прокатных валковуниверсально-балочных станов.Известен чугун, содержащий, мас.:углерод 2,45-3,18, кремний 0,55-1,02,марганец 0,34-0,71, фосфор 0,07-0,12,сера 0,06"0,10; хром 13,7-17,1 никель 0,20-3,96 и железо-остальное (1.К недостаткам этого чугуна следует 10отнести равную твердость в различныхсечениях валков, что значительно ус"ложняет механическую обработку; зна;чительную усадку в жидком и в твердомсостоянии, а также склонность к образованию холодных трещинНаиболее близким к изобретениюпо технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащий, мас.: углерод 3,0-3,6,кремний 2,8-3,5, марганец 0,6-2,0,хром 5,0-6,5, алюминий 1,0-1,5,сера не более 0,12,: фосфор не более0,15 и железо-остальное 2.Однако прочность и вязкостьизвестного чугуна, особенно в массивных отливках,например в шейках про.катных валков, имеют низкие значения,а рабочий слой отлитых из него валков обладает недостаточной износостойкостьюЦель изобретения - повышениепрочности, ударной вязк.сти и износостойкости,Указанная цель достигается тем,что чугун, содерж, щий углерод, кремний,марганец, хром, алюминий и железодополнительно содержит ванадий, церийи теллур при следующем соотношениикомпонентов мас.:УглеродКремнийМарганецХромАлюминийВанадийЦерийТеллурЖелезо Церий в пределах 0,02-0,04. проявляет себя в чугуне как сильный 50 графитизатор и поэтому устраняет карбидную составляющую в микроструктуре шеек валков. При более низкой концентрации его графитизирующее влияние проявляется незначительно, а при более высокой - изменяется на карбидизирующее. В. выбранных пределах он не только уменьшает в структуре шеек количество хрупкой карбидной составляющей, но и улучшает Форму графитных включений, способствуя получению вместо длинных и разветвленных пластин графита более коротких и спрямленных, что обеспечивает повышение уровня механыческих свойств, 65 Ванадий устраняет транскристалличность в рабочем слое валков, являющейся основной причиной выкрашиванийпри их эксплуатации, и повышаетуровень механических свойств шееквалков за счет легирования металлической матрицы (повышается степеньдисперсности продуктов звтектоидного превращения аустенита). Приконцентрации ванадия менее 0,05 .еговлияние на транскристалличность незначительно, а при содержании более0,35 проявляется его карбидизирующеевлияние, что приводит к снижениюуровня механических свойств шеек иухудшению их. обрабатываемости.Теллур при концентрации его вчугуне более 0,0008 устраняет гра- .Фитные включения в рабочем слое валком (обеспечивает формирование макроструктурной зоны "чистого отбела"), что обеспечивает повышениеизносостойкости. При содержании его.более 0,005 снижаются прочностныехарактеристики чугуна в рабочемслое и особенно в шейках валков,так как образуются карбиды теллура.При максимальной концентрацииуглерода (3,3) в структуре рабочегослоя валка наблюдается наибольшееколичество высокотвердых карбидов(СгРе) СЗ, что обеспечивает наиболее высокую износостойкость отбеленного слоя. Однако при дальнейшем увеличении углерода в шейкахвалков, в связи с низкой скоростью.охлаждения затвердевающего в нихметалла, начинают выделяться крупные включения граФита, что ведет крезкому снижению их прочности.При минимальной концентрацииуглерода (2,7) в структуре чугунаувеличивается количество пластинчатой высокожелезистой фазы, что обеспечивает его более высокие вязкостьи прочность. Однако дальнейшееуменьшение содержания углерода ведет к снижению количества карбидов(СгГз) С 3 и падению износостойкости,Легирование сплава кремнием вуказанных пределах (2,4-3,0)способствует образованиюгексагонального карбида хрома. При более низкойего концентрации карбиды хрома. заменяются цементитом, что ведет к резкому снижению износостойкости, вязкости и прочности, а при болеевысокой - увеличивается степень граФитации чугуна и в шейках валковпоявляются крупные включения графйта. Легирование марганцем в укаэанных пределах (0,5-0,9) позволяет регулировать структуру металлической матрицы путем изменения степени дисперсности продуктов превращения аустенита. При более низкой концент1068527 ности алюминия к окислению приповышении его концентрации более0,8 увеличивается брак отливок поплене в виде АХ 03,П р и м е р. Чугун выплавляли5 в пламенной печи и заливали в литейные формы для валков. Доводкуего по химическому составу осуществляли присадкой в ванну печиследующих ферросплавов; Ферросилиция (ФС1. Феррованадия (Вд 3),Феррохрома (ФХ 800 А), ферромарганца(СКи 26) и чушкового алюминия (АВ 92).При выпуске металла в ковш на струюдавали Ферроцерий, а перед заливкойв литейные. формы в металл вводйли теллур при помощи пакета из жести,укрепленного на металлической штанге. При механической обработке валковот их бочек и шеек отбирали "кольца" (темплеты), из.которых вырезали образцы для проведения металлографических исследований и механических испытаний. Для сопоставления вырезали образцы иэ колец, отобранных 25от валков из известного чугуна.Состав чугуна и полученные результаты приведены в табчице.1 Образцы изшеек валков Иэносостойкостьобразцов иэрабочего слоявалков,г/см .ч Содержание химических элементов, мас. Пределпрочностиприизгибе,кг /мм Удар.- наявязкостьр кгм/смСе Те Сг Известный чугун 0,0028 0,2 39 Предлагаемый чугун 2,7 2,4 0,5 5,8 0,5 0,05 0,02 0,0008 0,50 0,0023 0,55 0,0018 0,45 0,0014 59 0,20 0,03 0,0029 60 53 0,35 0,04 0,005 Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что предлагаемый чугун имеет более высокие прочность (46,9), вязкость (150) и износостойкость (34,.6),чем известный. Технология выплавки предлагаемого чугуна не меняется по сравне ВНИИПИ Заказ 11418/24 Тираж 603 Подписное Филиал ППП фПатент", г. Ужгород, ул. Проектная 4 рации влияние марганца на структуру матрицы проявляется незначительно, а при более высокой - в структуре шеек валков увеличивается количество цементита,что ведет к снижению вязкости и прочности.Указанные пределы концентраций хрома (5,8-8,7) обусловлены тем, что при наличии остальных компонентов сплава он обеспечивает образование в структуре .чугуна высокотвердых карбидов, обеспечивающих высокую износостойкость сплава. При более низкой концентрации хрома не обеспечивается полная "инверсия" структуры и в рабочем слое валков выделяется цементит, а при более высокой возрастает твердость (снижается обрабатываемость) шеек валков и увеличивается склонность сплава купадке.Алюминий подобно кремнию способствует перераспределению хрома при затвердевании сплава между аустенитом и карбидной фазой, что .позволяет снизить "критическую" концентрацию хрома. При концентрации менее 0,5 такое влияние алюминия проявляется незначительно. Ввиду большой склон 3,3 3,1 1,3 5,7 1,2 3,0 2,7 0,7 7,2 0,65 3,3 3,0 0,9 8,7 0,8 нию с.используемой для известногочугуна. Замена импортных валков валками отечественного производства позволит получить экономический эффект 6215386 руб. в год.