Чугун

) 22 С ИСАНИ ОБРЕТЕ ТЕЛЬСТВ железо, .о ттем, что, с осостойкости и дополнительно ледующем соотно СР Сл 4 ь ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЮ К АВТОРСКОМУ СВ(71) Украинский ордена ТрудовогоКрасного Знамени научно-исследова-тельский институт металлов(56) 1. Авторское свидетельство СССРН 829710, кл. С 22 С 37/10, 1981,2. Авторское свидетельство СССРИ 670630, кл, С 22 С 37/10, 1979(54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод,кремний, марганец, хром, ванадий,.801054439 молибден, теллур или чающий сцелью повышения изтермостойкости, онсодержит медь пришенин компонентов,УглеродКремнийМарганецХромВанадийМолибденТеллурМедьЖелезо 2,4-3,0 0,5-0,8 0,5-0,810,0"12,0,1-0,3 0,3-0,5 0,001-0,11,5-1,8 Остальное054439 2 0 20 25 Зо 35 40 45 50 1Изобретение относится к металлур.гиИ, в частности к разработке составов чугуна для изготовления прокатных валков,Известен чугун 11, содержащийкомпоненты в следующем соотношении,вес,:Углерод 2,4-3,6Кремний 1,2-2,6Марганец 0,3"4,0Хром 6,6-8,9Ванадий 0,1-0,8Железо ОстальноеЧугун укаэанного состава характеризуется недостаточно высоким уровнем прочностных свойств, атакжеизносостойкостью и термостойкостью.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является чугун Г 2 ,содержащий компоненты в следующемсоотношении, весД:Углерод 2,6-3,5Кремний 0,3-1,0Марганец 0,4-5,5Хром 12-30,0Ванадий 0,5-5,5Молибден 0,6-3 5Теллур 0,001-0,06Бор 0,001-0,15бериллий 0,001-0,30Титан 0,1-0,80Редкоземельныеметаллы , 0,001-0,25Железо ОстальноеИзвестный чугун в условиях эксплуатации имеет недостаточные износостойкость и термостойкость,Цель изобретения - повышенйе из"ностостойкости и термостойкости.Указанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, молибден, теллур и железо, дополнительносодержит медь при следующем соотношении компонентов, вес.:Углерод 2,4-3,0Кремний 0,5-0,8Марганец 0,5-0,8Хром 10,0"12,0Ванадий 0,1-0,3Молибден 0,3-0,5Медь ,1,5-1,8Теллур 0,001-0,01Железо ОстальноеДополнительно введенные в чугунмолибден, медь и теллур позволяютулучшить комплекс прочностных и экс.пулатационных свойств материала, по" высить трещиностойкость при литье и термообработке.Предлагаемый чугун имеет повышенную изностостойкость, которая достигается.за счет структуры, состоящей из измельченных карбидов типа Ме 1 Си мартенситной матрицы.,При содержании молибдена 0,3-0,53 износостойкость сплава повышается за счет того, что молибден, растворяясь в хромистых карбидах, способствует увеличению твердости этих карбидов. Кроме того, добавки молибдена несколько измельчают зерно.15, Введение молибдена менее 0,34 существенно не влияет на износостойкость чугуна, а свыше 0,53 " приводитк образованию стабильного аустенитавместо требуемого для износостойкости метастабильного аустенита,вследствие чего износостойкость снижается.Сочетание низкого .содержания марганца (до 0,8) с медью (1,5-1,8 Ж)позволяет иметь высокую прокаливаемость отливок. Благодаря более низкому содержанию марганца в структурезакаленного чугуна содержится небольшое количество остаточного аустенита (до 20), что обеспечивает высокую износостойкость. Это объясняется тем что марганец снижает температуру мартенситного превращения интенсивнее, чем медь,Введение меди в чугун в количестве 1,5-1,83 способствует повышению износостойкости и обрабатываемости. Это связано с тем, что медь существенно влияет на процессы формирования первичной структуры чугуна, изменяя строение и состав отдельных состав" ляющих в направлении, перспетивном для улучшения технологических свойств отливок, в частности увеличения протяженности межфазовых границ крис Фталлов избыточного аустенита и леде-. бурита, утонения строения продуктов эвтектического и эвтектоидного превращения. Увеличение твердости структурных составляющих при легированиимедью весьма полезно для прокатных валков, работающих в условиях интен.сивного истирания. При содержаниимеди в чугуне менее 1,53 не дости"гается повышение его износостойкости.При содержании меди более 1,8 в,структуре чугуна образуется большое количество остаточного аустенита,3 1 что приводит к некоторому снижению изностойкости.Введение теллура в чугун в количестве 0,001-0,01 приводит к улуч" шению отбеливаемости, что необходимо для прокатных валков, так как повышается их износостойкость, Введе. ние теллура в количестве до 0,0013 не оказывает влияния на износостойкость металла, а в количестве более 0,01 приводит к его охрупциванию;В структуре предлагаемого чугуна благодаря содержанию хрома 10-12 при, содержании углерода 2,4-3,0, малоизносостойкие карбиды цементитного типа отсутствуют, а карбиды представлены тригональными карбидами типа (Сгибе).1 С, что повышает износостойкость чугуна. При содержании хрома ниже 10 уменьшается. стойкость материалаиз-за образования карбидов цементитного типа с более низкой износостойкостью. При содержании хрома свыше 12 уменьшается долговечность сплава за счет появления в структуре крупных первичных карбидов;. Повышение стойкости чугуна обеспечивается при содержании углерода,054439 4близком к эвтектическому. При содержании углерода свыше 3,0 существенно снижается ударная вязкость,а следовательно, уменьшается стой"кость чугуна. При содержании углерода менее 2,й износостойкость понижается из-за уменьшения количестваупрочняющей фазы.Введение ванадия в количестве 0,1- 10 0,3 в чугун способствует повышениюпрочности и износостойкости за счетувеличения карбидной фазы, в частности, дисперсного карбида ванадия,равномерно распределенного в объеме 15 . металла. Введение ванадия менее 0,1существенно не влияет на износостойкость чугуна, а свыше 0,3 - приводит к укрупнению карбидов, что Понижает стойкость металла.20Для определения механических иэксплуатационных свойств предлагаемого чугуна отливают 6 сплавов сграничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов, для обеспечения сопоставительного анализасплав с граничными и оптимальнымисоотношениями ингредиентов. Составысплавов приведены в табл,авО 1 3 1 а сЧ ь 1 3о м О 1 ( 3 ОЪ о О сЧ о о с л о о а сО Оо оа о ов е во о о ОоеО о а о е -3 СО В в в о о о1054439 Таблица 2 Чугун Термостойкость,количествоциклов до разрушения Пределпрочностиа разрывМПа Прочностьпри изгибе,МПа Износ, 4 Твердость, НВ Предлагаемый 1300 1290 1280 627 658 650 627 578 588 590 2 605 610 6121330 1155 1170 5 565 6 570 Базовый 477 481 497 578 539 510 7 320 8 310 9 292 520 400 620 0,0090 0,0085 0,0070 Известный 10 580 670 0,0060 1050 кость сплава. Пробы отпивают в видеквадратной решетки и оценивают размер трещин в местах перехода.Как показывают данные проведенныхиспытаний, предложенные сплавы, подвергнутые отжигу с последующей закалкой на воздухе и низкотемпературным отпуском имеют 4. 590612 МПа, 6 . 1280.-1330 МПа, относительная потеря веса при испытаниина износ 0,0020-0,00303, термостойкость 2000-2350 циклов до разрушения,при литье и термообработке возрастает в 1,8 раза.Износостойкость чугуна предложенного состава на 20-50 выше, чем уизвестного.Экономический эффект от внедрения :изобретения составит 517,5 тыс.руб.Тираж 627 Подписноеаа аа вааУжгород, ул. Проектная, 4 Износостойкость определяют на установке, обеспечивающей удельное давление 50 кг/мм , проскальзываниеа0,27 м/с, охлаждение дисков производится .эмульсией, время испытания 2,5 ч, Относительный износ рассчитывается как отношение из разности конечного и начального веса дисков к начальному весу дисков,Испытания на термостойкость производят термоцйклированием образцов с нагревом до 600 ОС и с последующим охлаждением водой до 20 С до появления первых трещин, что отражает условия нагрева и охлаждения валков в процессе их эксплуатации на станах горячей прокатки .Проводят исследования по влиянию легирующих элементов на трещиностойВНИИПИ Заказ 9041/34ааш а ааМ аа авиаФилиал ППП "Патент", н. Каждый сплав готовят путем выплавки в 200 кг индукционной печи. В качестве шихтовых материалов используют: стальной лом, Ге 5 (754, ГеМо (604), медь гидролизную, ГеСг (72 Ж), ГеМп 454). Добавки молибдена и меди вводят в печь, теллура - в ковш.Механические свойства, твердость, износостойкость, термостойкость, трещиностойкость при литье и термообработке приведены в табл . 2.