Чугун

(72) Авторы изобретен краинский ордена Трудового Красного Знам исследовательский институт металлов(54) ЧУГУН э Никель, Молибден Медь Магний фосфор 0)9-1,1,0-1,0,04-0,0,10,08Освальноверхносви бз такого чуг ЖелезоТвердосвка, отливог е чки вална состав" Изобретение относится к металлургии, в частности, к производсв" .ву чугуна с ааровидным графитом, обладающего высокой прочностью и. вермостойкостью в ливом состоянии, и предназначено для использования при иэ" готовлении валков горячей прокатки,Известен чугун 1) для отливки про.катных валков следующего химического состава, вес.4:Углерод 3,3-3,5Кремний 2,0-2,2Марганец 0,4-0,6Хром 0,2-0,6Никель 3,0-3,8 фМолибден 0,3"0,5Магний , 0,03-0,06фосфор . До 0;15Сера До 0,02Недостатком этого чугуна являет 20 ся невысокий уровень его термосвойкости (150"200 термоциклов) из-за на-. личия в структуре рабочего слоя вал" кьв грубого конгломерата фаэ - эв" теквических карбидов (25"30) и пер лита, а также значительного количества крупных включений графита неправильной ааровидной формы. Поэтом в процессе эксплуатации валки иэ ва .кого чугуна часто выходят из строя из"за выкравивания рабочего слоя,Изресвен также чугун 2 для отливкипрокатных валков состава, весУглерод 33"36Марганец1,0-1,23 986954ляет 350"420 НВ, а чугун имеет бвйнито-цементитную матрицу с незначительным количеством включений шаровидного графита. Причиндй выхода таких валков из строя являетвя выкалывание рабочей поверхности бочки, связанное с недостаточно высокой прочностью (450"500 МПа) и термостойко-,стью (1500 термоциклов) материала ра-.бочего слоя. 1 аНаиболее близким к изобретению потехнической сущности и достигаемомурезультату является чугун 1 3 следующего. химического состава, вес.4:Углерод 3 4" 3 7Кремний 2,4-2,8Марганец 0,8-1,2Никель 1,2-1,5Хром 0,35-0,8Молибден 0,6-1,12 ОМагний 0,03-0 1Медь 0,3-0,9Церий 0,001-0,01Железо ОстальноеВ качестве примесей чугун содер-ф р 5жит, вес.3:Сера До 0,03фосфор До 0,1В питом состоянии ои обладает высоким сопротивлением разрыву (710- 5 а715 МПа), изгибу (852-870 МПа), однако не может врыть использоваФ дляотливки прокатных валков, так какимеет низкую твердость 260-280 НВи термостойкость (140-160 термоциклов)из"за наличия в структуре отливоксечением более 200 мм до 50 среднепластинчатого перлита и феррита,расположенного вокруг глобулей графита.4 аЦелью изобретения является повышение прочности, твердости и термостойкости чугуна,Цель достигается тем, что чугун, содержащий .углерод, кремний, марга" 45 нец, никель, хром, магний, медь, "церий, молибден и железо, имеет следующее соотношение компонентов, вес,ФУглерод 3,3-3,8Кремний 1,5-2,25 аМарганец 0,1-0,3Никель 2,0"2,8Хром 0,1"0.3Магний 0,03-0,05Медь 1,5-2 555Церий о,а 1"0,04Молибден 013-0,5Железо Остальное 4 При этом суммарное содержание никеля и меди находится в пределах от 4,0 до:4,5 вес,4.Технология выплавки предлагаемого чугуна не изменяется по сравнению с используемой для известного сплава.Значительное повышение твердостии термостойкости предлагаемого сплава достигается за счет формирования бейнито-графитной структуры по всему сечению отливки и. обеспечивается введением в чугун 0,3"0,54 молибдена, 2,0-2,8 никеля и 1,5-2,53 меди при заданном соотношении никеля .и меди.Химический состав исследованных чугунов. приведен втабл, 1.Состав предлагаемого чугуна сбалансирован таким образом, что при суммарном содержании никеля и меди, находящемся в пределах от 4,0 до 4,53 (табл. 1) не происходит выделение структурно свободного цементита, снижающего прочность и термостойкость чугуна, а металлическаяоснова состоит из верхнего и нижнего бейнита и не содержит мартенситных и.перлитных участков, что имеетместо при суммарном содержании никеля и меди более 4,5 менее 4,.04 соответственно,Наличие в чугуне молибдена, никеля и меди в предложенных количес 1"вах повышает твердость, прочностьи термостойкость чугуна. Эти элементы стабилизируют аустенит, и при содержании их менее 0,3; 2,0 и 1,5 соответственно формирование бейнитной основы в валках диаметром 300- 600 мм затруднено. При увеличении содержания никеля более 2,83, медиболее 2,54 в материале рабочего слоятаких валков имеются участки мартенси.та и аустенита остаточного, а прочность и термостойкость резко снижаются, что приводит к выкрашиванию ипреждевременному выходу валков изстроя. Повышение же содержания молибдена более 0,53 существенноговлияния на свойства данного чугунане оказывает и экономически нецелесообразно,Содержание углерода 3,3-3,8 икремния 1,5-2,2 является оптимальным для данного чугуна, так как приэтом не происходит выделение структурно-свободного цементита, легированного никелем, молибденом и медью,954Каждый сплав приготавливают путем выплавки в 200 кг индукционнойпечи. В качестве вйхтовых материалов используют стальной лом, чугунАК, Гейп (453), ГеСг (723), никель гранулированный, медь электролиэную, ГеМо (603), Ге 3 (753), никель-магниевую лигатуру (17 ь И 9)ГеСе (453),10 Предлагаемый чугун в литом состоянии (диаметр отливки 200 мм, сухая песчаная форма) имеет Ы 875892 ИПа, бц 1008-1115 МПа, твердость332-341 НВ термостойкость 28001 2950 циклов,Механические свойства определяютпо стандартным методикам. Испытанияна термостойкость .производят на ус"тановке для термоциклирования ыагре"ю вом образцов до 600 фС и с последующим охлаждением водой до 20 С, чтоотражает условия нагрева и охлажде-,ния валков на станах горячей прокатки в процессе их эксплуатации,лее чем в .15 раэ. 5 986 а следовательно, не ухудшаются прочностные характеристики сплава и не происходит обеднение твердого раствора элементами, обеспечивающими стабильное формирование бейнитной основы в литом оостоянии.При содержании углерода и кремния менее 3,3 и 1,5 ь и более 3,8 и 2,23 соответственно по границам зерен выделяется сетка структурно свободного цементита, а в металлической основе появляются перлитные участки, несмотря на высокое содержание никеля, молибдена и меди, Проч.- ность и термостойкость чугуна снижаются.Влияние марганца и хрома сказывается при содержании их в чугуне более 0,1. Благодаря введению в чугун 0,1-0,3 марганца и хрома повышается стойкость бейнитной матрицы против отпуска, так как эти элементы упрочняют феррит и увеличивают устойчивость карбидов бейнита, Однако при введении хрома и марганца в ко- И личествах, превышающих 0,3 . наблюдается стабилизация и структурно свободного цементита, что приводит к увеличению их общего количества, а механические свойства чугуна снижа- зв ,ются.Для получения шаровидного графи" та в сплав вводят церий и магний. В чугуне с 0,03-0,054 магния церий в количестве 0,01-0,04 является графитизирующим модификатором и рафинирует расплав. При введении в чугун не менее 0,033 магния и 0,014 церия нарушение формы шаровидного графита и появление пластинчатых выделений, характерное для чугунов с содержанием меди более 23, не наблюдается, Магний и церий, введенные в сплав в количествах, превышающих оптимальные, повышают устойчивость структурно свободного цементита, ухудшают форму и характер распределения не- металлических включений и не оказывают положительного влияния на свойства чугуна.Для определения механических свойств (БВ, б, , твердости, НВ) и термостойкости заявляемого чугуна приготавливают 7 сплавов предлагаемого чугуна и два сплава имеющих сос)5 тав прототипа (табл. 1) .Механические свойства исследованных чугунов в литом состоянии приведены в табл. 2.Согласно данным опытной проверки чугун по данному изобретению по сравнению с известным имеет в. среднем повышение твердости в 1,2 раза, прочности в 1,3 раза, термостойкости боКроме того, по сравнению с известными аналогичными решениями предлагаемое изобретение обладает следующими преимуществами: имея более вы" сокий уровень качества, прокатные валк+ из предлагаемого чугуна обеспечивают более высокую производительность, прокатных станов, повышается выход годного. более высоких сортов, сокращается расход металла при про-иэводстве металлопроката, объем ра. бот, связанный с заменой иэноаенных валков новыми, повышается ритмич"ность и культура производства. Ориентировочная годовая потребность народного хозяйства в валках, которые могут быть изготовлены из предложенного чугуна составляет 6000 т. Годовой экономический эффект отмаксимального объема использованияизобретения составляет 3,9 млн.руб.ФО6 а ч Фь й ч Л МЪ МЪ ЛФ ч ч ОФОа аВ ФфЪ . еФЪ 0Ь НЪ986954 Известный чугун 1 3 ) 70 28 71 15 71 Предлагаеиый ч 341. 10 32 1110 950 36 985 19 10 69 388 И 1,5-2,50,01-0,04Остальноео т л и чо суммарноееди 4,0-4,5 ла изобретения Церийвлево содержащий углерод ец, никель, хром, мо медь, церий и желе ю щ и й с я тем, ч ения прочности, твер кости, он содержит к едующем соотновении,3,3-3 8 1,5-2,2 0,1-0 3 2,0"2,8Тираж 25 Подпис ВНИИПИ Государственного комитета СС по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Рауаская наб, д. М нт, г. жгород, ул, Проектна л 1, Чугун ний, иарган ден, иагний о тли ча целью повыа и термостой ненты в сл Углерод Кремний Иарганец Никель Хром Иолибден ИагнийИсточники инюриации,принятые во внимание при экспертизе1, ТУ 14-2"158-74.2. Рачиньски 6. Литые опорные вальцы для стана прокатки тенколистового железа. " "Ыадоеозс 1 Нцйп 1 сае",929, Г 6, з. 209.3. Авторское свидетельство:.СССРЮ 375315, кл. С 22 3 Р 00, 1973,