Чугун

 

ЧУГУН, содержаний углерод, кремний, марганец, хром, ванадий. молибден, теллур и железо, .отличающийся тем, что, с целью.повышения износостойкости и термостойкости, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас.%: 2,4-3,0 Углерод 0,5-0,8 Кремний 0,5-0,8 Марганец Хром 10,0-12,0 0,1-0,3 Ванадий Молибден 0,3-0,5 0,001-0,1 Теллур 1,5-1,8 Медь Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1054439

ЗШ 22 С 10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, н Авторскому свидггкльствм

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПЪЙ

{21) 3432506/22-02 (22) 0".05.82 (46) 15.11.83. 6юл. Ь 42 (72) E.Н. Вишнякова, С.H. Рудюк,, А.А. Маслов и В.Ф. Машинский (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследова- тельский институт металлов (53) 669.15-198(088 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1 829710, кл. С 22 С 37/10, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

М 670630, кл. С 22 С 37/10, 1979

{54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, молибден, теллур и железо, .о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения износостойкости и термостойкости, он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас. t:

Углерод 2,4-3,0

Кремний 0,5-0,8

Марганец 0,5-0,8

Хром 10,0"12,0

Ванадий 0,1-0,3

Молибден 0,3-0,5

Теллур 0,001-0, 1

Медь 1,5-1,8

Железо Остальное

054439 2

50

1 1

Изобретение относится к металлур- гиИ, в частности к разработке составов чугуна для изготовления прокатных валков.

Известен чугун Ei 7. содержащий компоненты в следующем соотношении, вес.3:

Углерод 2,4-3,6

Кремний l 2-2,6

Марганец 0,3"4,0

Хром 6,6-8,9

Ванадий 0,1-0,8

Железо . Остальное

Чугун укаэанного состава характеризуется недостаточно высоким уровнем прочностных свойств, а также износостойкостью и термостойкостью.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун C2 ), содержащий компоненты в следующем соотношении, весД:

Углерод . 2,6-3,5

Кремний 0,3-1,0

Марганец 0,4-5,5

Хром 12 30,0

Ванадий 0,5-5,5

Молибден 0,6-3 5

Теллур 0,001-0,06

Бор 0,001-0,15

Бериллий 0,001-0,30

Титан 0,1-0,80

Редкоземельные металлы . 0,001-0,25

Железо Остальное

Известный чугун в условиях эксплуатации имеет недостаточные износостойкость и термостойкость.

Цель изобретения - повышенйе изностостойкости и термостойкости.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, молибден, теллур и железо, дополнительно ! содержит медь при следующем соотношении компонентов, вес.Ф:

Углерод 2,4-3,0

Кремний 0,5-0,8

Марганец 0,5-0,8

Хром 10,0"12,0

Ванадий 0,1-0, 3, -Молибден 0,3-0,5

Медь, 1,5-1,8

Теллур 0,001-0,01

Железо Остальное

Дополнительно введенные в чугун молибден, медь и теллур позволяют улучшить комплекс прочностных и экспулатационных свойств материала, повысить трещиностойкость при литье и термообработке.

Предлагаемый чугун имеет повышенную износ.тостойкость, которая достигается .за счет структуры, состоящей из измельченных карбидов типа

Ме1С и мартенситной матрицы., При содержании молибдейа 0,3-0,54 износостойкость сплава повышается за счет того, что молибден, растворяRcb 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 " приводит к образованию стабильного аустенита вместо требуемого для износостойкости метастабильного аустенита, вследствие чего износостойкость снижается.

Сочетание низкого .содержания марганца (до 0,8Ф) с медью (1,5-1,83) позволяет иметь высокую прокаливаемость отливок. Благодаря более низкому содержанию марганца в структуре закаленного 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 составляющих в направлении, перспетивном для улучшения технологических свойств отливок, в частности увеличения протяженности межфазовых границ крис.. Ю таллов избыточного аустенита и леде-. бурита, утонения строения продуктов эвтектического и эвтектоидного превращения. Увеличение твердости структурных составляющих при легировании медью весьма полезно для прокатных валков, работающих в условиях интен.сивного истирания. При содержании меди в чугуне менее 1,53 не достигается повышение его износостойкости.

При содержании меди более 1,84 в ,структуре чугуна образуется большое количество остаточного аустенита, 3 1 что приводит к некоторому снижению изностойкости.

Введение теллура в чугун в количестве 0,001-0,013 приводит к улуч" шению отбеливаемости, что необходимо для прокатных валков, так как повышается их износостойкость, Введение теллура в количестве до 0,0013 не оказывает влияния на износостойкость металла, а в количестве более

0,013 приводит к его охрупчиванию.

В структуре предлагаемого чугуна благодаря содержанию хрома 10-123 при, содержании углерода 2,4-3,0ъ, малоизносостойкие карбиды цементитного типа отсутствуют, а карбиды представлены тригональными карбидами типа (С rFe)> С >, что повышает износостойкость чугуна. llpN содержании хрома ниже 103 уменьшается. стойкость материала из-за образования карбидов цементитного типа с более низкой износостойкостью. При содержании хрома свыше 12 ь уменьшается долговечность сплава за счет появления в структуре крупных первичных карбидов; . Повышение стойкости чугуна обеспечивается при содержании углерода, 054439 4 близком к эвтектическому. При содержании углерода свыше 3,0Ф сущест венно снижается ударная вязкость, а следовательно, уменьшается стой" кость чугуна. При содержании угле рода менее 2,43 износостойкость понижается из-за уменьшения количества упрочняющей фазы.

Введение ванадия в количестве 0,110 0,33 в чугун способствует повышению прочности и износостойкости за счет увеличения карбидной фазы, в частности, дисперсного карбида ванадия, равномерно распределенного в объеме

15 . металла. Введение ванадия менее 0,13 существенно не влияет HB износостойкость чугуна, а свыше 0,33 - приводит к укрупнению карбидов, что Понижает стойкость металла.

Для определения механических и эксплуатационных свойств предлагаемого чугуна отливают 6 сплавов с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов, для обеспечения сопоставительного анализасплав с граничными и оптимальными соотношениями ингредиентов. Составы сплавов приведены в табл.

3054439

Ф

О

<<3 < 1 о

С!

Ф

Ф

I! 3

I 1 1 о а о

l I 1

lA сч о

1 I (о м о

1 1 су о

О с< о о о о о о о о е

o o o о о е о

3 о а о

° -3 СО о о о О о о о о О СЧ С(1 е

Ф л сО о е

Сл< о а е О л о о ь а. о м — о е ° ° о ск а о а.LA л е \ о о о о о

< 3 01 ъО л л е» е» О а о о л сс< о о а л ь

-4 о я3 л е, °, С< М М

OO л

Сл()Х з

Х !

" о

Ф о

С0 л»

Ф

2л

Ф 03 а ((3 с !

1

I

1

3 !

I

I

1

I !

3

1

I

1

1

t

1 (1

I ! !

t

3

1

1

I (1

3

I

I

1

1 !

1 !

I ! !

3

t

1 !

1

I

1 !

I

1

1

3

I !

<

1 !

1

3.

° I. 1

О

I СР< <

I Э ! Q f

I Д l

1 l

I Q. I

О(I LO 3

1 1

3 Ф

t X I

1 Ф 1

1 1» I

I S.1

1 I 1

° -4

I 1

1 Е 1 ! сс>

1 Q. <

Ф, I

-4

I . 1

<

< 1 с

1, 1

l l

Ф,. I

1 .. Ф. ! 1.

< — «б

1 I

1 I а 1

I О» ( оР(Э t

1 3- 1

О(>Х

1 I Х I

X l (Х

03< e l

Х< Z

0f I Ю

С„(CO

«33 — <

Э< л <

X I (f I

Xl Э (<3< W I

3E l l ре

Э! Х I с0 Ф

О(С

С Н< ID <

1 X l

1 (<

О 1

Е (Ф вЂ” — 43

1 I

О а < х

3» — -4 ! 1

1 =1 1

1 Э

1 Х I

1 Ф

1 L 1

l С<. <

I <(3 I

< 1

Ф вЂ” -ф

>Х 1

1 X

I Л . 3;

Ф I

I CL I !

1 1

1 С

I R<

1 Э I

< W

I 1» б

1 >l I р

Ф

Х

:ь !

Ъ <

Р <

< I . < l I

I 1 Ф < (1 а о а о

<3 С< М с(л о о о о о о ао =3. (3 < л о о о о

» М М N N O

° л е, л о о o o o o о а а о ао л л л ° л ° \

О О С(О а о О а а сс<.о о о о

- 3 сО ю 0 ъ 3 к О

° е л ° слб cV М с (эХ э

Ф

О (- C

Щ

<С3

I

1

I

I !

1

1

° I

3 !

t

1

1

I .

1

1

1

I

1

I

I

1

<

1

1

I

<.

I

1

I

I

1

1

1

1

<

I

1

1

I

I

1

1 б

1

I

1

I

I

I

1

1

1

< !

t

I

I

I

1

I, I

1054439

Таблица 2

Чугун

Термостойкость, количество циклов до разрушения

Предел прочности а разрыв

МПа

Прочность при изгибе, MRa

Износ, 4

Твердость, НВ

Предлагаемыйй

1280

627

658

627

578

588

590

2 605

3 610

4 612

2000

0,0025

0,0022

0,0030

0,0020

0,0045

0,0040

2200

2100

2350

980

1050

1170

5 565

6 570

Базовый

477

481

497

578

539

510

7 320

8 310

9 292

620

0,0090

0,0085

0,0070

Известный

10 580

1 1 15

670

0,0060

1050

Каждый сплав готовят путем выплавки в 200 кг индукционной печи. 8 качестве шихтовых материалов используют: стальной лом, Ге5! (754, FeMo (604), медь гидролизную, FeCr (72Ж), FeMn (453). Добавки молибдена и меди

Износостойкость определяют на установке, обеспечивающей удельное давление 50 кг/мм, проскальзывание а

0,27 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 6000С 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 трещиностой«

ВНИИПИ Заказ 9041/34

«

Филиал ППП "Патент", н . вводят в печь, теллура - в ковш.

Механические свойства, твердость, износостойкость, термостойкость, трещиностойкость при литье и термообработке приведены в табл . 2. кость сплава. Пробы отливают в виде квадратной решетки и оценивают размер трещин в местах перехода.

Как показывают данные проведенных испытаний, предложенные сплавы, подвергнутые отжигу с последующей закалкой на воздухе и низкотемпературным отпуском имеют G. 590612 МПа, 6 - 1280-1330 Mfla, относительная потеря веса при испытании на износ 0,0020-0,00304, термостойкость 2000-2350 циклов до разрушения, при литье и термообработке возрастает в 1,8 раза.

Износостойкость чугуна предложенного состава на 20-503 выше, чем у известного.

Экономический эффект от внедрения

:изобретения составит 517,5 тыс.руб.

Тираж 627 Подписное

Ужгород, ул. Проектная, 4