Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий и железо,,о тличающийся тем,, что, с целью повьзшения прочности , ударной вязкости и износостойкости , он дополнительно содержит ванадий, церий и теллур при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод2,7-3,3 Кремний2,4-3,0 Марганец0,5-0,9 Хром5,8-8,7 Алюминий 0,5-0,8 Ванадий0,05-0,35 Церий0,02-0,04 Теллур0,0008-0,005 ЖелезоОстальное (Л

aui S< nu

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЗШ С 22 С 37 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВЪб

Ф

I ъэс

- ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2 1 ) 3556771/22-02 (22) 23.02.83 (46) 23.01.84. Бюл. Р 3 (72) О.В.Пузырьков-уваров, В.М.Горяной, Н.А.Будагьянц, И.В.Адамов, Н.M.Воронцов, Т.С.Скобло, E Â.Êoëîòèëo, Э.С.Церковский, (0.Y).Проценко, A.È.Ñëàâñêèé, и B.T ..Калинин (71) Днепропетровский металлургический институт и Украинский ордена

Трудового Красного Знамени научноисследовательский институт металлов (53) 669.15-196(088.8). (56) 1. Кривошеев A.E. и др. Прокатные валки из хромистого чугуна.—

"Сталь", 1967, Р 1, с. 60-62

2. Авторское свидетельство СССР Р 240260, кл. С 22 С 37/00, 1969. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, алюминий ижелезо,отличающийся тем,. что, с целью повышения прочности, ударной вязкости и износостойкости, он дополнительно содержит ванадий, церий и теллур при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Углерод 2,7-3,3

Кремний 2,4-3,0

Марганец 0,5-0,9

Хром 5,8-8;7

Ал|оминий 0,5-0,8

Ванадий 0,05-0,35

Церий 0,02-0,04

Теллур 0,0008-0,005

Железо Остальное-.

1068527

2,7-3,3

2,4-3,0

0,5-0,9

5,8-8,7

0,5-0,8

0,05-0,35

0,02-0,04

0,0008-0,005

Остальное

Церий в пределах 0,02-0,04-о. проявляет себя в чугуне как сильный 50 графитизатор и поэтому устраняет карбидную составляющую в микроструктуре шеек валков. При более низкой концентрации его графитизирующее влияние проявляется незначительно, а при более высокой — изменяется на карбидизирующее. В. выбранных пределах он не только уменьшает в структуре шеек количество хрупкой карбидной составляющей, но и улучшает форму графитных включений, способствуя получению вместо длинных и разветвленных пластин графита более коротких и спрямленных, что обеспечивает повышение уровня механыческих свойств. 65

Изобретение относится к металлургйи, в частности к разработке составов износостойкого и прочного чугуна для отливки прокатных валков универсально-балочных станов.

Известен чугун, содержащий, мас.%: углерод 2,45-3,18; кремний 0,55-1,02; марганец 0,34-0,71, фосфор 0,07-0,12, сера 0,06-0,10; хром 13,7-17,1 никель 0,20-3,96 и железо-остальное (1).

K недостаткам этого чугуна следует 10 отнести равную твердость в различных сечениях валков, что значительно yc." ложняет механическую обработку; зна.— чительную усадку в жидком и в твердом состоянии, а также склонность к образованию холодных трещин.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащий, мас.Ъ: углерод 3,0-3,6, кремний 2,8-3,5, марганец 0,6-2,0, хром 5,0-6,5, алюминий 1,0-1,5, сера не более 0,12,: фосфор не более

0,15 и железо-остальное 2).

Однако прочность и вязкость известного чугуна, особенно в массивных отливках, например в шейках про.катных валков, имеют низкие значения, а рабочий слой отлитых из него валков обладает недостаточной износостойкостью..

Цель изобретения — повышение прочности, ударной вязк.>сти и износостойкости.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содерж, щий углерод, крем- 35 ний,марганец, хром, алюминий и железо дополнительно содержит ванадий, церий и теллур при следующем соотношении компонентов,, мас.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Алюминий

Ванадий

Церий

Теллур

Железо

Ванадий устраняет транскристалличность в рабочем слое валков, являющейся основной причиной выкрашиваний при их эксплуатации, и повышает уровень механических свойств шеек валков за счет легирования металлической матрицы (повышается степень дисперсности продуктов звтектоидного превращения аустенита). При концентрации ванадия менее 0,05% .его влияние на транскристалличность незначительно, а при содержании более

0,35% проявляется его карбидизирующее влияние, что приводит к снижению уровня механических свойств шеек и ухудшению их обрабатываемости.

Теллур при концентрации его в чугуне более 0,0008% устраняет гра- . фитные включения в рабочем слое валком (обеспечивает формирование макроструктурной зоны "чистого отбела"), что обеспечивает повышение износостойкости. При содержании его .более 0,005-о снижаются прочностные характеристики чугуна в рабочем слое и особенно в шейках валков, так как образуются карбиды теллура.

При максимальной концентрации углерода (3,3Ъ) в структуре рабочего слоя. валка наблюдается наибольшее количество высокотвердых карбидов (Cr C>, что обеспечивает наиболее высокую износостойкость отбеленного слоя. Однако при дальнейшем увеличении углерода в шейках валков, в связи с низкой скоростью. охлаждения затвердевающего в них металла, начинают выделяться круп ные включения графита, что ведет к резкому снижению их прочности.

При минимальной концентрации углерода (2,7%) в структуре чугуна увеличивается количество пластинчатой высокожелезистой фазы, что обеспечивает его более высокие вязкость и прочность. Однако дальнейшее уменьшение содержания углерода ведет к снижению количества карбидов (Cr„Гэ)„ С 3 и падению износостойкости, Легирование сплава кремнием в указанных пределах (2,4-3,0%). способствует образованию гексагональ. ного карбида хрома. При более низкой его концентрации карбиды хрома заменяются цементитом, что ведет к резкому снижению износостойкости, вязкости и прочности, а при более высокой — увеличивается степень графитации чугуна и в шейках валков появляются крупные включения графйта.

Легирование марганцем в укаэанных пределах (0,5-0,9Ъ) позволяет регулировать структуру металлической матрицы путем изменения степени дисперсности продуктов превращения аустенита. При более низкой концент1068527

При механической обработке валков от их бочек и шеек отбирали "кольца" (темплеты), из которых вырезали образцы для проведения металлографических исследований и механических испытаний. Для сопоставления выре зали образцы иэ колец, отобранных

25 .от валков из известного чугуна.

Состав чугуна и полученные результаты приведены в табчице.

Образцы из шеек валков

Иэносостойкость образцов иэ рабочего слоя валков, г/см .ч

Содержание химических элементов, мас.Ъ

Предел прочности при изгибе, кг /мм

Ударная вязкостьр кгм/см

Се

Ре

Те

Известный чугун

0,0028

0,2

Предлагаемый чугун

2,7 2,4 0,5 5,8 0,5 0,05 0,02 0,0008

0,50 0,0023

0,55 0,0018

0,45 0 0014

0,20 0,03 0,0029

53

0,35 0,04 0,005

BHHHGH Заказ 11418/24 Тираж 603 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная 4 рации влияние марганца на структуру матрицы проявляется незначительно, а при более высокой — в структуре шеек валков увеличивается количество цементита,что ведет к снижению вязкости и прочности.

Указанные пределы концентраций хрома (5,8-8,7) обусловлены тем, что при наличии остальных компонентов сплава он обеспечивает образование s структуре .чугуна высокотвердых карбидов, обеспечивающих высокую износостойкость сплава. При более низкой концентрации хрома не обеспечивается полная "инверсия" структуры и в рабочем слое валков выделяется цементит, а при более высокой возрастает твердость (снижается обрабатываемость) шеек валков и увеличивается склонность сплава к упадке.

Алюминий подобно кремнию способствует перераспределению хрома при затвердевании сплава между аустенитом и карбидной фазой, что .позволяет снизить "критическую" концентрацию хрома. При концентрации менее 0,5%, такое влияние алюминия проявляется незначительно. Ввиду большой склон3,3 3,1 1,3 5,7 1,2

3,0 2 7 0 7 7,2 0,65 (3,3 3,0 0,9 8,7 0 S

Приведенные в таблице данные свидетельствуют о том, что предлагаемый чугун имеет более высокие прочность (46,9%), вязкость (150%) и износостойкость (34,6%),чем известный. Технология выплавки предлагаемого чугуна не меняется по сравнености алюминия к ок ислен ию при повышении его концентрации более

0,8Ъ увеличивается брак отливок по плене в виде АI 03.

Пример. Чугун вьптлавляли в пламенной печи и заливали в литейные формы для валков. Доводку

его по химическому составу осуществляли присадкой в ванну печи следующих ферросплавов: ферросилиция (ФС-651. феррованадия (Вд3), феррохрома (ФХ800А), ферромарганца (СРи26) и чушкового алюминия (АВ92).

При выпуске металла в ковш на струю давали ферроцерий, а перед заливкой в литейные-формы в металл вводнли теллур при помощи пакета из жести,укрепленного на металлической штанге. нию с используемой для известного чугуна.

Замена импортных валков валками отечественного производства позволит получить экономический эффект

6215386 руб. в год.