Чугун

ЯО 1036788 д) С 22 С 37/1- .тс:тс ст т медь, ц а ю щ и й ыаения пр мостойкост оненты верий и же с я тем очностии чугуна следующемЪ.2,0 тливки п 58-74.детельст С 37/00, ержащий никель,окатных о СССР1973.глеродром,СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ тоссноос ссооствъс(71) Украинский ордКрасного Знамени нательский институт м(56) 1. Чугун для овалков по ТУ 14-22. Авторское свиИзобретение относится к металлургии, в частности, к изысканию составон для изготовления валков горячей прокатки.Известен чугун3 для отливки прокатных валков, содержащий; вес.:3,3-3,5 .2,0-2,2 0,4-0,6 0,2-0,6 3,0-3,8 0,3-0,5 0,03-0,06 Остальное УглеродКремнийМарганецХромНикельМолибденМагнийЖелезо О К недОстаткам известного чугуна следует отнести низкую термостойкость (150-200 термоциклов) и высокую стоимость чугуна из"за содержания никеля в количестве 3,0-3,8.Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2 ), содержащий компоненты в следующем соотношении, нес.г 5 3,4-3,7 2,4-2,8 0,8-1,2 1,2-1,5 0,35-0,8 0,6-1,1 0,03-0,1 0,3-0,9 0,001-0,01 ОстальноеУглеродКремнийМарганецНикельХромМолибденМагнийМедьЦерийЖелезо 25 30 Примеси: Сера До 0,03фосфор До 0,1Недостаточно высокий уровень термостойкости и твердость чугуна не позволяют его.использойать, для иэго товления валков для горячей прокатки.Цель изобретения - повышение прочности, твердости и термостойкости чугуна.Укаэанная цель достигается тем, 45 что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, молибден, магний, медь, церий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, нес.г 50Углерод 2,2-2,8Кремний 0,7-1,4Марганец 0,4-07Никель 1,5-1,9Хром 0,1-0,3 55Молибден 0,3-0,5Магний О, 03-0, 05Медь 1,5-2,0Церий 0,02-0,04Железо Остальное60При этом сумма никеля и меди находится в пределах 3,2-3,5.Технология выплавки предлагаемого чугуна не изменяется по сравнению с известной. 65 Для обеспечения необходимогоуровня свойств чугун поднергают термообработке по режиму: нагрев до1000-1050 С со скоростью 30 С/ч,выдержка 2-4 ч, охлаждение на воздухе до 550 С, далее со скоростью25-30 С/ч.Выбор граничных параметров обус.ловлен необходимостью формированиябейнито-графитной структуры по всему сечению отливки, позволяющей сочетать высокую прочность, термостойкость и твердость в сплаве одногои того же химического состава.Стабильное формирование бейнитографитной структуры в термообрабо"таином чугуне обеспечивается введе-нием 0,3-0,5 молибдена,1,5-1,9,никеля и 1,5-2,0 меди при заданномсоотношении никеля и меди,Состав чугуна сбалансирован такимобразом, что при суммарном содержании никеля и меди, находящемся впределах 3,2-3,5 (табл. 1) металлическая основа чугуна в термообработанном состоянии состоит иэ бейнитаи не содержит мартенситных .и перлитных участковНаличие в чугуне молибдена, никеля и меди н предлагаемых количествах повышает прочность, твердостьи термостойкость чугуна. Эти элементы увеличинают устойчивость аустенита и при содержании молибдена меМее 0,3, а Ь + М менее 3,2 формирование бейнитной основы н налкахдиаметром 300-600 мм затруднено. Приунеличении содержания молибдена более 0,5, а й + К более 3,5 н материале рабочего слоя таких валковпоявляются участки остаточчого аустенита и мартенсита, что приводит кснижению прочности и термостойкостичугуна.При содержании углерода 2,2-2,8и кремния 0,7-1,4 обеспечиваетсяформирование в термообработанном чугуне бейнито-графитной матрицы, несодержащей структурно свободный цементит, выделяющийся по границамзерен и ухудшающий все прочностныехарактеристики сплава.При содержании углерода и кремния более 2,8 и 1,4 соответственнов процессе термической обработкивыделяется избыточное количестноуглерода отжига, что также приводитк снижению твердости и прочности чугуна.В чугуне, содержащем менее 2,2углерода и О, 7 кремния, структурносвободный цементит выделяется н ниде сетки по границам зерен, котораяне распадается и при нагрене до1050 С,:нагрев же до более высокихтемператур не допустим, так каквызывает рост зерна, ухудшает формуграфита.-вах, превышающих граничные значанйя,повышают устойчивость структурносвободного цементита, ухудшают форму и характер распределения неметаллических включений и не оказывают 5 положительного влияния на свойствачугуна.Для определения прочности, твердости и термостойкости были приготовлены пять сплавов с граничными 1 О и оптимальными соотношениями всехингредиентов. Для обеспечения сопоставительногоанализа с известным чугуном также15 приготовлен сплав с известным оптимальным соотношением ингредиентов.Результаты сведены в табл. 1. Каждыйсплав приготовлен путем выплавкйв 200 кг индукционной печи. В качест 2 ве шихтовых материалов используют;стальной лом, чугун ЛК, ЕеМп (45),ГеСг (72), никель гранулированный,медь электролизную, ГеМо (60),Ге 5 (75), никель-магниевую лигату 5 ру (17 Мд), ГеС (45),Таб ли ца 1 Содержание элементов, вес,Микро С 5 Мп М Сг Мо Мд Ь Се М+Ь Ге Чугун Предлагаемый 1 2,2 1,4 0,7 1,5 0,3 0,3 0,05 2,0 002 3,5 Остальное Б+Г 2,6 1,1 0,5 1,6 0,2 0,4 0,04 1,6 0,03 3,2 -фф- Б+Г 2,8 0,7 0,4 1,9 0,1 0,5 0,03 1,5 0,04 3,4 -"- Б+Г 3,7 -фф- Б+М+ фА +Р 3,0 -"- П+Б+Р2,7 1,0 0,6 1,9 0,2 0,4 0,04 1,8 0,03 2,7 1,1 8,5 1,5 0,2 0,4 0,03 1,5 0,03 Известныйб П+Г Зс 53 2 ю 57 Оф 91 1 ю 45 Ою 45 Ою 75 Ою 05 Ою 85 Ою 0082 юЗ П р и м е ч а н н е: Ф - Феррит, П А - остаточный аустенит, Г - графит.Отливки подвергают термической обработке по следующему. режиму: нагрев до 1030 С со скоростью 30 С/ч, Ж выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе до 550 С, далее со скоростью 25 Сч.Механические свойства определяют по стандартным методикам. Испытания на термостойкость проводят на уста едлагаемый1 119 2380 2 1 Стабилизирующее влияние на структурно свободный цементит оказывает хром и марганец, поэтому при их введении в чугун в количествах,превышающих 0,3 и 0,7, увеличивается общее количество цементита и тормозится процесс графитизации сетки карбидов при термообработке.Снижение содержания хрома и марганца менее 0,1 и 0,4 соответственно приводит к ухудшению стойкости бейнитной матрицы против отпуска, снижению уровня твердости материала в рабочем диапазоне температур валков горячей прокатки.Для получения шаровидного графита чугун модифицируют церием и магнием. В чугуне с 0,03-0,05 магния церий в количестве 0,02-0,04 является графитизирующим модификатором и рафинируют расплав. При введении в чугун менее 0,03 магния и 0,02 церия происходит нарушение формы шаровидного графита и появление пластинчатых выделений. Магний и церий, введенные в сплав в количест.перлит, Б - бейнит, М., - мартенсит,новке для термоциклирования нагревом образцов до 600 С с последующим охлаждением водой до 20 С, чтоотражает условия нагрева и охлаждения валков на станах горячей прокатки в процессе их эксплуатации, Свойства полу ченных чугунов в термообработанном состоянии приведены в табл. 2.Таблица 2. Заказ 5945/27 Тираж 627 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 3 1203 4 995 5 950 Известный 6 910Как показали данные табл. 2, по" лученные сплавы имеют следующие значения прочности 950-1215 МПа, твердости 302-388 НВ термостойкости 1500"2930 термоциклов. Согласно данным табл. 2, чугунпредлагаемого состава в сравнениис известным обеспечивает повышениепрочности в 1,3 раза, твердости в1,7 раза и термостойкости в4,7 раза. Имея более высокий уровень качества, прокатные валки из предлага емого чугуна обеспечат более высокуюпроизводительность прокатных станов.Повысится выход годного чугуна более высоких сортов, сократится расход металла при производстве металлопрокатаф повысится ритмичность и куль тура производства.Ожидаемый годовой экономическийэффект от использования изобретения составит 4,1 млн. руб.