Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод кремний, марганец, хром, никель, иттрий и железо, отличающий с я тем, что, с целью .повышения износостойкости, он дополнительно содеря т церий при следующем соотношении компонентой, мас.%: Углерод2,8-3,5 Кремний1,3-2,5 Марганец 0,5-0,8 Хром0,2-0,6 Никель . 0,,6 Иттрий0,02-0,07 Церий0,04-0,08 ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (19) {1113(р С 22 С 37/00 (21) 3512728/22-02 (22) 19.11.82 (46) 30.04.84. Бюл. У 16 (72) Е.В.Колотило, О.В.ПузырьковУваров, И.И.Ануфриев, Л.Х.Иванова и Ж.И.Безбах (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт (53) 669. 15-196(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 523956, кл. С 22 С 37/00, 1976, 2. "Литейное производство", 1982, N 4,,с. 9-10. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, иттрий и железо, о т л и ч а юшийся тем., что, с целью повышения износостойкости, он дополнительно содержит церий при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 2,8-,3,5

Кремний 1,3-2,5

Марганец 0,5-0,8

Хром 0,2-0,6

Никель 0,8- 1,6

Иттрий 0,02-0,07

Церий 0,04-0,08

Железо Остальное

1089162

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к изысканию термоизносостойких и высокопрочных чугунов для отливки прокатных валиков.

Известен чугун (1) химического состава, мас,%.:

Углерод 2,80...3,30

Кремний 0,50...1,20

Марганец 0,50., Ä0) 80

Церий 0,04...0 08

Иттрий 0,02...0,07

Железо Остальное

Чугун имеет невысокие прочностные свойства и износостойкость.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является чугун (2) состава, мас.Х:

Углерод 3,4-3,8

Кремний 1, 5-4

Марганец 0,49-1,09

Хром до 0,35

Никель до О,!

Иттрий 0,03-0,54

Железо Остальное

Чугун имеет удовлетворительные прочностные свойства. Недостатком известного чугуна является низкая износостойкость.

Цель изобретения — повышение из-. носостойкости чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, I кремний, марганец, хром, никель, иттрий и железо, дополнительно содер,жит церий и его компоненты взяты в следующем соотношении, мас.%.:

Углерод 2,80...3,50

Кремний 1,30...2,50

Марганец 0,50...0,80

Хром 0,20...0,60

Никель 0,80...1,60

Иттрий . 0,02...0,07

Церий 0,04.;.0,08

Железо Остальное

Введение церия и повьппение содержания никеля определяет уменьшение количества ледебурита (появляется более прочная пластинообразная эвт1ектика) и повышение степени дисперсности продуктов распада аусте,нита (Пд 0,25 — Пд 0,3)

Увеличение концентрации углерода свыше 3,50% приводит к появлению в структуре значительного количества карбидной фазы, что обеспечивает повьппение твердости, но снижает вязкость, приводя к растрескиванию и выкрашиванию рабочего слоя.

50 циальные свойства.

Хром является основным регулятором твердости (износостойкости) чу-, гуна. По мере повьппения его концентрации в выбранных пределах увеличивается микротвердость цементита эа счет повышения степени легирования

его хромом. При концентрациях свьппе

0,60% твердость шеек валков увеличивается настолько, что сильно затруднена их механическая обработка.

При содержаниях хрома менее 0,20% влияние его на микротвердость цементита незначительно.

Никель способствует повышению степени дисперсности продуктов распара аустенита. При содержаниях меныне нижнего предела такого влияния никеля не наблюдается, а в структуре чугуна появляются графитные включения, что приводит к снижению износостойкости. Повышение содержания никеля в пределах 1,61...3,00% к значительным структурным изменениям не приводит, поэтому с экономиПри содержаниях углерода ниже 2,80Х возрастает вязкость за счет увеличения содержания в структуре пластичной высокожелезистой фазы. При этом снижается износостойкость и резко ухудшаются литейные свойства (жидкотекучесть, усадка).

Кремний в указанных пределах предназначен для компенсации влияния

10 окисленности отдельных составляющих расплава, нейтрализует карбидизирующее действие хрома, т.е. обеспечивает получение необходимой степени графитизации чугуна (Кг). Увеличение содержания кремния выше 2,50Х приводит к снижению физико-механических и специальных свойств. При уменьшении содержания кремния менее

1,30Х параметр графитизации (Кг) низок, а поэтому в структуре шеек, валков выделяется много цементита и наблюдается рыхлость металла.

Марганец в пределах 0,50...0,80Х способствует обессериванию и раскислению чугуна, позволяет регулировать структуру металлической матрицы. При увеличении содержания его вьппе

0,80Х укрупняется зерно, появляется транскристалличность в макроструктуре чугуна, увеличивается количество цементита. При уменьшении содержания марганца менее 0,50% снижаются физико-механические и спе1089162

Таблица 1

Химический состав, мас.7

I ) 1 1

Ип Cr Ni Ч Се Fe

С Si

0,08

0,02

13 08 .02

2,5 0,8 0,6

1,3 0,8 0,2

0,8

2,8

Остальное

Остальное

1 6 - 0 07 . 0 08

0,04

1,6

Остальное

3,5

1,6 0,05

0,06

19 0 6 06

Остальное

0,05 0,06

3,1

19 06 04

Остальное

1,3

3 5

1,3 0,5 0,6 0,8 0;07

0,08

Остальное

3 5

0,19

Остальное ческой точки зрения верхний предел содержания никеля ограничиваем 1,60Х.

Церий и иттрий в указанных преде лах способствуют повьппению днснерсности матрицы, уменьшению размера 5 карбидов, что влечет за собой ïîâûшение износостойкости. При увеличении содержания церия и иттрия вьппе верхних пределов происходит выделе. ние большого количества неметаллических включений, снижающих специаль-, ные свойства чугунов. При содержании же ниже жжних пределов церий и иттрий расходуются только на рафинирование расплава, !5

Чугун выплавляют в индукционной печи ЛПЗ-67И с кислой футеровкой.

Модифицирующие элементы (церий, иттрий) вводят в ковш перед выпуском металла в виде церий-иттриевой ли- 20 гатуры. Хром .и никель вводят в рас плав в печи.

Чугун при 1500-5 С выпускают в о ковш с необходимой навеской модификаторов и при достижении 1330... 1340 С 25 заливают в кокильную,форму. Отливки имеют размеры: диаметр 50 мм, высота 200 мм. Из отливок вырезают образцы для химического анализа, металлографических исследований, изме- З0 рения твердости, определения преде1,95 0,61 0,35 О, 1 лов прочности при изгибе и растяжении, а также износостойкостй. Испытания на износостойкость проводят на машине СИЦ-2 при трении — скольжении с нагрузкой 75 кг. Испытания механических свойств проводят на

1 образцах согласно ГОСТ 1487-73.

Химический состав и результаты испытаний приведены в таблицах., В табл. 1 представлен химический состав чугуна; в табл. 2 — свойства чугуна. Как видно из .таблицы по износостойкости описываемый чугун превосходит известный чугун.

Для проверки результатов экспериментов в вальцелитейном цехе была отлита опытная партия валков из чугуна предлагаемого состава. Свойства опытных валков сравнивали со свойствами валков текущего производства (базовым объектом) °

Использование для отливки прокатных валков чугуна предлагаемого состава позволяет повысить их стойкость на 15...20X.

Ориентировочная потребность народного хозяйства в валках отлитых из предлагаемого чугуна — 30000 т.

Экономический эффект при максималь- ном объеме использования составит

87669 руб/год.

1089162

Таблица 2

du>

ХПа

Микротвердость цемента

Износ, r

0,5

1150

0,3

1220

47,5

1140

0,3

0,04

0,2

1280

0,036

69,5

0,04

1180

0,3

0,5

0,04

60

1150

О, 049

Составитель В. Муравьев

Редактор Е. Кривина ТехредМ.Гергель Корректор A. Тяско

Заказ 2876/25 Тираж 603 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4

0,045

0,038

Степень дисперсности перлита по ГОСТ-3443-77