Чугун для прокатных валков

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста" вов чугана для прокатных валков.Известен чугун 11, содержащий, мас.%: 5Углерод 3,3-3,7Кремний 1,5-1, 9Марганец О, 1-0,2Хром 0,3-1,1Молибден 0,2-0,4 1 ОАлюминий 0,4-3,5Магний 0,(38 0,14Цернй 0,02-0,06Железо ОстальноеОднако указанный чугун имеет15 недостаточные механические свойства .и термостабильность.Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун21, . содержащий, мас.%: Углерод 3,4-3,7Кремний 2,4-2,8Марганец О, 8-1,225Никель 1,2-1,5Хром 0,35-0,8Молибден 0,6-1,1Магний 0,03-0, 1Медь 03-0 9 зоЦерий 0,001-0,01Железо ОстальноеОднако известный чугун после термообработки не обеспечивает необходимых механических свойств (б и НВ) и термостойкости,Целью изобретения является повышение механических свойств и термостойкости чугуна в термообработанном состоянии.40Указанная цель достигается тем,что чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец,никель, хром, молибден, магний, медь,церий и железо, содержит компонентыв следующем соотношении, мас.%:Углерод 2,2-2,8Кремний , 0,7-1,4Марганец 0,4-0,7Никель 2,8-3,0 50Хром 0,1-0,3Молибден О, 1-0,3Магний0,03-0,05Медь 2,0-3,0Церий 0,02-0,04Железо ОстальноеПри этом сумма никеля и меди составляет 5,0-5,8 мас.%. Выбор граничных параметрон оС.условлен необходимостью формированиябейнитной основы по всему сечениюотливки, которая позволяет сочетатьвысокую пРочность, термостойкостьи твердость.Стабильное формирование бейнитнойосновы чугуна в термообработанномсостоянии обеспечивается введением0,1-0,3% молибдена, 2,8-3,0% никеляи 2,0-3,0% меди при заданном соотношении никеля и меди.Состав предложенного чугуна сбалан" сирован таким образом, что при суммарном содержании нйкеля и меди, находящемся в пределах 5,0-5,8 табл. ) металлическая основа чугуна в термообработанном состоянии состоит иэбейнита и не содержит мартенситныхи перлитных участков, что имеет место при суммарном содержании никеляи меди более 5,8 и менее 5,0% соответственно.Наличие в чугуне молибдена, никеля и меди в предложенных количествах повышает прочность, .твердость, термостойкость чугуна. Эти элементы повышают устойчивость аустенита и при содержании молибдена менее 0,1%, а Сц + И 1 менее 5,0% формирование бейнитной основы в валках диаметром 800-1000 мм затруднено, При увеличении содержания молибдена более 0,3%, а Сц + Их более 5,8% в матрице рабочего слоя таких валков появляются участки остаточного аустенита и мартенсита, что приводит к снижению- прочности, и термостойкости чугуна.При содержании углерода 2,2-2,8% и кремния 0,7-1,4% обеспечивается формирование в термообоаботанном чугуне бейнито-графйтной матрицы, не содержащей структурно-свободный цементит, выделяющийся по границам зерен и ухудшающий все прочностные характеристики сплава,При увеличении содержания углерода и кремния более 2,8 и 1,4% соответственно в процессе термической обработки выделяется избыточное количество графита отжига, а твердость и прочность чугуна снижаются.При введении в чугун менее 2,2% углерода и 0,7% кремния структурно- свободный цемеитит выделяется в виде сетки по границам зерен, которая не растворяется при нагреве до 1050 С, нагрев же до более высоких темпера,тур не допустим, так как вызывает рост зерна и ухудшает форму графита.Введение в чугун хрома и марганца в количествах, превышающих 0,3 и 0,77 приводит к увеличению общего количества цементита и торможению процесса графитизации сетки карбидов при термообработке.Уменьшение содержания хрома менее О, 1 Х, а марганца 0,4 Х приводит к ухудшению стойкости бейнитной матрицы против отпуска и снижению твердости материала при 300-500 С, до которых могут разогреваться валки в процессе их эксплуатации. 15Для получения шаровидного графита чугун модифицируют церием и магнием, В чугуне с 0,03-0,053 магния церий в количестве 0,02-0,043 является графитизирующим модификатором и рафики рует расплав. При введении в чугун не менее 0,037 магния и 0,02 церия 13 4нарушение формы шаровидного графитаи появление пластинчатых выделенийхарактерное для чугунов с содержаниеммеди более 2,07 не наблюдается. Магний и церий, введенные в сплав в количествах, превышающих граничные значения, повышают устойчивость структурно-свободного цементита, ухудшаютформу и характер распределения неме-таллических включений и не оказываютположительного влияния на свойствачугуна,Для определения прочности, твердости и термостойкости предложенного чугуна готовят пять сплавов с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов. Для обеспечения сопоставительного анализа с известным чугуном также готовят сплав с известным оптимальным соотношением ингредиентов (табл. 1).Т а б л и ц а 11157113 Продолжение табл.2 Механические свойства Чугун Термостойкость количествоциклов доразрушения вердост НВ263 075 402 85 3 85 вест 20 ханические свойст угу й- оТермосткостьличествцикловразруше Твердоса НВ оия ф редленный 251 50 363 78 125 Составитель Н,Косторной/26 Тираж 583 ПодписноНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 аказ.3288 Вап ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4 В табл. 1 дано содержание,элементов предложенного и известного чугуна,Каждый сплав готовят путем выплавки в 200-килограммовой индукцион-ной печи, В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, чугунЛК, РеМп (45%), РеСг (72%), никельгранулированный, медь электролиэную,РеМо (60%), РеЯх (75%), никель-магОниевую лигатуру (17% Мд) и РеСе (45%).Отливки подвергаются термическойобработке по следующему режиму:йагрев до 1030 С со скоростью 30 С/ч,выдержка 2 ч, охлаждение на воздухедо 550 С, далее со скоростью 25 С/ч.Как показывают 8 данные проведенныхиспытаний, полученные сплавы имеютследующие значения: прочности 9701125 МПа; твердости 325-402 НВ; тер- ффмостойкости 1850-2780 термоциклов(табл. 2),Т а б л и ц а 2 Механические свойства определяют по стандартным методикам. Испытания на термостойкость проводят на установке для термоциклирования нагревом образцов до 600 С с последующим охлаждением водой до 20 оС, что отражает условия нагрева и охлаждения валков:на станах горячей прокатки в процессе их эксплуатации.Предложенный чугун по сравнению с известным обеспечивает повышение прочности в 1,4 раза, твердости в 1,6 раза и термостойкости в 4,5 Ра.