Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 350 С 22 С 37 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 23.5127 28/219.11.8230.04.84.Е.В.Колотв, И.И.Ан(21) (22) (46) (72) Увар и Ж.И (71) ваго ский (53) етровский ордена Трудо о Знамени металлургиче-196(088,8)орское свидетельство СССР л. С 22 С 37/00, 1976,(54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, иттрий и железо, о т л и ч а ю " щ ий с я тем., что, с целью повышения износостойкости, он дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас.Х:Углерод 2,8-,3,5 Кремний 1,3-2,5 Марганец 0,5-0,8 Хром 0,2-0,6 Никель 0,8-1,6 Иттрий 0,02-0,07 Церий 0,04-0,08 Железо ОстальноеИзобретение относится к металлургии, конкретнее к изысканию тер"моизносостойких и высокопрочных чугунов для отливки прокатных валиков,Известен чугун Я химическогосостава, мас,%:Углерод 2,803,30Кремний 0,501,20Марганец 0,50 0,80Церий 0,040,08Иттрий 0,020,07Железо ОстальноеЧугун имеет невысокие прочностные свойства и износостойкость.Наиболее близким по техническойсущности к предлагаемому являетсячугун 2 состава, мас.%;Углерод 3,4-3,8Кремний 1, 5-4Марганец 0,49-1,09Хром до 0,35Никель до О,Иттрий 0,03-0,54Железо ОстальноеЧугун имеет удовлетворительныепрочностные свойства. Недостаткомизвестного чугуна является низкаяизносостойкость.Цель изобретения - повышение из-,носостойкости чугуна,Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, иттрий и железо, дополнительно содер,жит церий и его компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%:Углерод 2,803,50 Кремний 1,302,50 Марганец 0,500,80 Хром 0,200,60 Никель 0,801,60 Иттрий . 0,020,07 Церий0,040,08 Железо Остальное Введение церия и повьппение содержания никеля определяет уменьшение количества ледебурита (появляется более прочная пластинообразная эвт 1 ектика) и повышение степени дисперсности продуктов распада аусте,нита (Пд 0,25 - Пд 0,3)Увеличение концентрации углерода свыше 3,50% приводит к появлению в структуре значительного количе" ства карбидной фазы, что обеспечивает повьппение твердости, но снижает вязкость, приводя к растрескиванию и выкрашиванию рабочего слоя.35 40 45 50 циальные свойства,1Хром является основным регулятором твердости (износостойкости) чу-,гуна. По мере повьппения его концентрации в выбранных пределах увеличивается микротвердость цементита эасчет повышения степени легированияего хромом, При концентрациях свьппе0,60% твердость шеек валков увеличивается настолько, что сильно затруднена их механическая обработка.При содержаниях хрома менее 0,20%влияние его на микротвердость цементита незначительно.Никель способствует повышениюстепени дисперсности продуктов распада аустенита. При содержаниях меныне нижнего предела такого влияния никеля не наблюдается, а в структуре чугуна появляются графитные включения, что приводит к снижению износостойкости. Повышение содержанияникеля в пределах 1,613,00%к значительным структурным изменениям не приводит, поэтому с экономиПри содержаниях углерода ниже 2,80%возрастает вязкость за счет увеличения содержания в структуре пластичной высокожелезистой фазы. При этомснижается износостойкость и резкоухудшаются литейные свойства (жидкотекучесть, усадка).Кремний в указанных пределах предназначен для компенсации влияния 10окисленности отдельных составляющихрасплава, нейтрализует карбидизирующее действие хрома, т.е. обеспечивает получение необходимой степениграфитизации чугуна (Кг). Увеличение содержания кремния выше 2,50%приводит к снижению физико-механических и специальных свойств. Приуменьшении содержания кремния менее1,30% параметр графитизации (Кг)низок, а поэтому в структуре шеек,валков выделяется много цементитаи наблюдается рыхлость металла.Марганец в пределах 0,500,80%способствует обессериванию и раскислению чугуна, позволяет регулироватьструктуру металлической матрицы. Приувеличении содержания его вьппе0,80% укрупняется зерно, появляетсятранскристалличность в макроструктуре чугуна, увеличивается количество цементита. При уменьшении содержания марганца менее 0,50% снижаются физико-механические и спе.3,5 0,19 Остальное ческой точки зрения верхний предел содержания никеля ограничиваем 1,603.Церий и иттрий в указанных преде- лах способствуют повьппению днснерсности матрицы, уменьшению размера 5 карбидов, что влечет за собой повышение износостойкости. При увеличении содержания церия и иттрия вьппе верхних пределов происходит выделение большого количества неметаллических включений, снижающих специаль-, ные свойства чугунов. При содержании же ниже щжних пределов церий и иттрий расходуются только на рафинирование расплава, 5Чугун выплавляют в индукционной печи ЛПЗМ с кислой футеровкой. Модифицирующие элементы (церий, иттрий) вводят в ковш перед выпуском металла в виде церий-иттриевой ли гатуры. Хром .и никель вводят в расплав в печи.Чугун при 1500-5 С выпускают воковш с необходимой навеской модификаторов и при достижении 1330 1340 С 25 заливают в кокильную,форму. Отливки имеют размеры: диаметр 50 мм, высота 200 мм. Из отливок вырезают образцы для химического анализа, металлографических исследований, изме- ЗО рения твердости, определения преде 1,95 0,61 0,35 О, 1 лов прочности при изгибе и растяжении, а также износостойкости, Испытания на износостойкость проводят на машине СМЦпри трении - скольжении с нагрузкой 75 кг, Испытания механических свойств проводят на 1образцах согласно ГОСТ 1481-73.Химический состав и результаты испытаний приведены в таблицах., В табл. 1 представлен химический состав чугуна; в табл. 2 - свойства чугуна. Как видно из .таблицы по износостойкости описываемый чугун превосходит известный чугун.Для проверки результатов экспериментов в вальцелитейном цехе была отлита опытная партия валков из чугуна предлагаемого состава. Свойства опытных валков сравнивали со свойствами валков текущего производства (базовым объектом)Использование для отливки прокатных валков чугуна предлагаемого состава позволяет повысить их стойкость на 15203.Ориентировочная потребность народного хозяйства в валках отлитых из предлагаемого чугуна - 30000 т. Экономический эффект при максималь- ном объеме использования составит 87669 руб/год.1089162 Ф Таблица 2 6 вМПа Ьн, ХПа Микротвердость цемента Износ, г 0,5 1150 0,3 1220 47,5 1140 0,3 0,04 46 0,2 1280 0,036 50 0,04 1180 0,3 64 0,5 0,04 42 60 1150 42 О, 049 Составитель В. МуравьевРедактор Е. Кривина ТехредМ.Гергель Корректор А. Тяско Заказ 2876/25 Тираж 603 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г Ужгород, ул. Проектная, 4 0,045 0,038 Степень дисперсности перлитапо ГОСТ-77