Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХ ОПУБЛИ Н 8010367 22 С 37 0 ИСА Е ИЗОБРЕТЕСВИДЕТЕЛЬСТВУ РСК. а вышени стойко итье и о соде при сл нтов,е:Вф АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(71) Украинский ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследовательский институт металлов(56) 1. Авторское свнлетельство СВ 836192, кл, С 22 С 38/36, 19812. Авторское свидетельство ССВ 834199, кл. С 22 С 37/06, 1981(54)(57) ЧУГУН, содержащий углеркремний, марганец, хром, титан и леэо, о т л ичто, с целью посвойств, иэносостойкости при лон дополнительнмедь и ванадийношении компонеУглеродКремнийМарганецХромТитанМолибденМедьВанадийЖелеэо щий ся тем, я механических сти и трещинотермообработке, ржит молибден, едующем соотвес,Ъ:2,9-3,10,6-0,81,5-1,719,0-21;00,3-0,5 0,3-0,5 2,0-2,2 0,3-0,5 ОстальноеО 40 65 Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию составовчугуна, обладающего высокими механическими свойствами, иэносостойкостьюи трешиностойкостью при литье итермообработке. 5Известен чугун Г 1 3 следующегосостава, вес.:Углерод 1,9-2,4Кремний 0,3-1,0Марганец 0,6-0,9Хром 20,0-25,0Титан 0,01-0,3Кальций 0,005-0,08Магний 0,005-0,05Редкоземельныеметаллы 0,001"0,08Бор 0,0005-0,005Желеэо ОстальноеНедостатком известного хромистогосплава являются относительно низкая 20изностостойкость, долговечность и,качество изготовленных из него отливок, что связано с крупнокристаллической структурой, остроугольнойформой и неблагоприятным характером 25распределения в сплаве неметаллических включений. Крме того, следует отметить нетехнологичность сплава, так как он содержит сотые и тысячные доли процента большого числа Зрэлементов, ввод которых в указанных количествах в процессе выплав"ки вызовет затруднения в производственных условиях.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является чугун 2 1следующего химического состава,вес.:Углерод 2,9-3,2Хром 20,0-22,0Кремний 0,6" 1,0Марганец 0,4-0,8Никель 1,2-3,2Титан 0,2-0,4Железо О стельное 45Однако известного чугуна составхарактеризуется недостаточно высоким уровнем прочностных и эксплуатационных свойств, и также низкой трещиностойкостью при литье и термообработке, что связано с наличием.:весьма хрупких карбидов.Целью изобретения является повышение прочностных свойств износо"Фстойкости, твердости, трещиностойкос ти при литье и термообработке высокохромистого чугуна для валков холодной прокатки.Эта цель достигается тем, чточугун, содержащий углерод, кремний,марганец, хром, титан и железо, дополнительно содержит молибден, медьи ванадий при следующем соотношении. компонентов, вес.:Углерод2,9-3,1Кремний 0,6-0,8 Марганец ,5-1,7Хром 19, 0-21,0Титан 0,3-0,5Молибден 0,3-0,5Медь 2,0-2,2Ванадий 0,3-0,5Железо, .ОстальноеДЬполнительно введенные в чугунмолибден, медь и ванадий позволяютзначительно улучшить комплекс проч-.ностных и эксплуатационных свойствматериала, повысить его трещиностойкость при литье и термообработке.Повышенная износостойкость предлагаемого чугуна достигается эа счетполучения структуры, состоящей издисперсных карбидов типа МеС имартенситной матрицы.Введение молибдена в чугун в ко"личестве 0,3-0,5 повышает износостойкость сплава за счет того, чтомолибден, растворяясь в хромистыхкарбидах, способствует увеличениютвердости этих карбидов. Кроме того,добавки молибдена измельчают зерно.Введение молибдена в количестве до0,3 существенно не влияет на износостойкость чугуна, а свыше 0,5приводит к образованию стабильногоаустенита вместо требуемого для иэносостойкости метастабильного аустенита, вследствие чего износостойкостьснижается,Совместное введение титана и ванадия в чугун, которые являются регуляторами роста аустенитного зерна,,собирательной рекристаллиэации иобеспечивают получение мелкодисперсной структуры, что является резервомповышения износостойкости и долговеч фности прокатных валков. Следует отметить, что совместное их влияние более эффективно, чем введение одногоиз них. Введение их в количестведо 0,3 не оказывает существенноговлияния на износостойкость сплава, .а свыше 0,5 приводит к укреплениюнеметаллических включений, к получению их остроугольной формы и неблафгоприятному характеру распределения.Введение меди в высокохромистыйчугун в количестве 2,0-2,2 необходи-,мо, прежде всего, для улучшения обрабатываемости, Кроме того, медьспособствует повышению и иэносостой ккости. Все это связано с тем, чтомедь существенно влияет на процессыформирования первичной структуры,изменяя строение и состав отдельныхсоставляющих в направлении, перспек"тивном для улучшения технологическихсвойств отливок, в частности увеличения протяженности межфазовых границ кристаллов избыточного аустенита и ледебурита, измельчения строения продуктов эвтектического и эвтектоидного превращения. Увеличение. твердости структурных составляющихпри легировании медью весьма полезно для прокатных валков, работающихв условиях интенсивного истирания.Предлагаемый чугун, благодарясодержанию.углерода эвтектическогосостава и хрома в пределах 19-21,характеризуется гетерогенной мелко-,зернистой структурой, в которой присутствуют, в основном С 2 з,. С 6,Сг С 3 Ре 4 С)3 С З, а карбиды РезС 10практически отсутствуют, в результате чего значительно повыиается износостойкость, При содержании хроманиже 19 уменьшается стойкость материала из-эа образования карбидовцементитного типа с более низкой иэносостойкостью. При увеличении содержания хрома свыше 21 уменьшаетсядолговечность сплава за счет появления в структуре крупных первичныхкарбидов. Повышение стойкости чугуна обеспечивается при содержанииуглерода, близком к эвтектическому.При увеличении содержания углеродасвыше 3,1, существенно снижается. ударная вязкость а следовательно, 2 фуменьшается стойкость чугуна, Присодержании углерода менее 2,9 износостойкость понижается из-за уменьшения количества упрочняющей Фазы.Кремний и марганец введены в чугун для увеличения его трещиноустойчивости, повышение их количества приводит к охрупчиванию сплава, а сле "довательно, и к снижению его износостойкости, 35Для определения механических иэксплуатационных свойств предлагаемого чугуна отлиты шесть сплавов сграничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов. Для обеспе,чения сопоставительного анализа отлиты три сплава с граничными и оптимальными соотношениями ингредиентовпо известному способу.Результаты сведены в табл. 1.Каждый сплав приготовлен путем 45выплавки в 200 индукционной печи. Вкачестве шихтовых материалов используютф стальной лом, РеЭ) (75),Ре Мо (60), медь гидролизную,Ре Се (72 ), Ге Т 1 (33), Ре Мо(45) 50РеЧ (46 ), Присадки титана производят непосредственно в ковш. Результаты испытаний механичес-ких свойств, иэносостойкости, твердости, трещиностойкости при литьеи термообработке чугуна приведеныв табл. 2,,Износостойкость чугуна определяютйа установке, обеспечивающей удельное давление - 50 кг/ммф, проскальзывание " 0,27 м/с, охлаждение дисков производят эмульсией, время ис"питания 2,5 ч. Относительный износрассчитывают как отношение иэ разности конечного и начального весадисков к начальному весу дисков,Проведены исследования по влиянию легирующих элементов на трещиностойкость сплавов, Пробы отливаютв виде квадратной решетки и оценивают размер трещин в местах перехода.Как показали данные проведенныхиспытаний, образцы, подвергнутыеотжигу с последующей закалкой иавоздухе и отпуском для снятия напряжений имеют: 4 н 600-620 МПа, 6 11201140 МПа, НРС 63-65, относительнаяпотеря веса при испытании на износо,0015-0,0020, трещиностойкостьпри литье и термообработке возврос"тает в 3 раза,.таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с. известнымобеспечит повышение износостойкостив 3,5 раза, прочности на разрывв 1,4 раза, прочности цри изгибев 1,4 раза твердости - в 1,4 раза.Кроме того, предлагаемое изобретение обладает следующими,преимущЕствамиг имея более высокий уровеньсвойств чугуна, прокатные валки обеспечивают более высокую производительность прокатных станов, сократитсярасход металла при производстве металлопроката, сократится объем работ,связанный с заменой изношенных валковновыми,Ожидаеьый годовой зкономическийэффект от максимального объема использования изобретения по отраслисоставит 2,202 тыс. руб. за счетснижения расхода валков, повьзненияритмичности работы и производительности прокатных станов, выхода годного металла более высоких сортовссокращения расхода металла и трудоемкости подготовки валков;о о о с с с О В т 3 (Ч тЧ 3 Ч 11ф1 Ж1 ф11 йЮ1 Я 11 11 Ф 11 Х 11 Й 11 Х 11 ф 11 й 11 М 11 11 т1 Ц 11 О1 й1 ф1 31 й 111 1 ОЪ РФ ОЪ 0с т 3 о а 0 0 с . с т"3 т 3 ю о й Гсс т 4 т 4 о о о тЮ ф О то 3. о с с с о ю 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 о ф о в О Зч с с с (ч м м о1 1 т 3 1 1 ф, 1 1 1 1,Таблица 2 Износ,Ъ ТрециноСТОЙКОСТЬпри литьеи термообработке Предел . прочности при изгибе, МПаю Предел прочности на разрыв, ИПа,.б Твердость, НЯС Предлагаемый 0,0018 0,0020 0,0015 0,0019 0,0025 0,0027 4,0 72 1130 600 610 1120 3,5 3,0 1140 72 620 1125 615 1100 70 590 5,5 1115 570 Известный 0,0068 780 49 Сквозная 10 мм 400 390 0,0056 0,0064 790 52 880 800 Составитель Н. КосторнойТехред Ж. Кастелевич КорректорИльин Редактор Н. Рогулич Филиал ППП "Патент" . г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 5945/27 Тираж 627 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5