Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий и железо, отличающийся, тем, что, с целью повьшения износои термостойкости и прочности, он дополнительно содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, мае.%: Углерод2,8-3,4 Кремний0,8-1,8 Марганец0,5-0,8 Церий0,04-0,06 Иттрий0,02-0,05 Гадолиний0,04-0,20 ЖелезоОстальное СП с

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ц

РЕСПУБЛИН аа «11 ц С 22 С 37/00

ГОСУДАЯСТВЕННЫй НОМИТЕТ CCCP

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3586918/22-02 (22) 29 ° 04.83 (46) 15.09.84. Бюл. В 34 (72) E В. Колотило, Л.Х. Иванова, Ж.И. Безбах, И.И. Ануфриев, Ю.К. Бунина, А.В, Пищида и В,А. Остапенко (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева (53) 669. 15-196(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 214556, кл., С 22 С 37/00, 1968.

2. Зеликман А.Н. Металлургия редкоземельных металлов, тория и урана. M., 1961, с. 40-42.

3. Авторское свидетельство СССР

В 377394, кл. С 22 С 37/00, 1971.

4. Авторское свидетельство СССР

523956, кл. С 22 С 37/00,1974. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износои термостойкости и прочности, он дополнительно содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод

Кремний

Марганец

Церий

Иттрий

Гадолиний

Железо

1113422

Изобретение относится к металлургии, конкретнее к изысканию термоиэносостойких и высокопрочных белых чугунов.

Известен чугун (11 следующего химического состава, мас.7:

Углерод 2,80-3,30

Кремний 0,35-0,70

Марганец 0 50-0,80

Редкоземельные металлы

Магний

Железо

0,08-0, 12

0,05-0,015

Остальное

2,80-3,30

0,50-1,20

0,50-0,80

0,04-0,08

0,02-0,07

Остальное

Чугун в качестве примесей содер жит фосфор до 0,26 мас.Е и серу до 0,02 мас.X.

Недостатком этого чугуна является низкая износостойкость, обусловленная тем, что эвтектика представляет собой ладебурит, а также наличием большого количества магниевых неметаллических включений.

Известно, что для улучшения литейных качеств, сопротивления скис- 25 лению и прочности чугунов применяют присадки металла (2 .

Известно, что для получения перлитной структуры с мелкопластинчатым графитом без структурно свобод- 30 ного цементита и отбела применяют гадолиний f3) .

В указанных Работах (2) н (3) тадолиний применяется для получения перлитной матрицы, измельчения гра- 35 фитных включений, устранения структурно свободного цементита, улучшения свойств серых чугунов. Однако рабочий слой прокатных валков изготавливают из белых безграфитных чу- 40 гунов. Повышение износо- и термостойкости таких чугунов достигается высоким легированием хромом, никелем, молибденом, ванадием, вольфрамом и другими элементами. 45

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун (4f следующего химического состава, мас.7: 50

Углерод

Кремний

Марганец

Церий

Иттрий 55

Железо

Недостатком известного чугуна является низкая изиосо- и термостойкость и прочность.

Цель изобретения — повышение износо- и термостойкости и прочности чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий и железо, дополнительно содержит гадолиний при следукнцем соотношении компонентов, мас.7.:

Углерод 2,8-3,4

Кремний 0,8-1,8

Марганец 0 5-0,8

Церий 0,04-0,06

Иттрий 0,02-0,05

Гадолиний 0,04-0,20

Железо Остальное

Пример.. Чугун базового состава выплавляют в индукционной печи

ЛПЗ-67М с кислой футеровкой и разливают в кварцевые трубы диаметром

25 мм. Дальнейшие переплав и модифицирование проводят в кварцевых пробирках в силитовой печи. Модифицирующие элементы (церий, иттрий и гадолиний) вводят в кварцевые пробирки методом принудительного погружения в виде гадолиния металлического, церий-иттриевой и гадолиновой лигатур следующих составов, мас.X:

1. Гадолиний 98,0

2. Церий 26,0

Иттрий 18,0

Кальций 0,4

Кремний 36 0

Железо Остальное

3. Гадолиний 32,0

Алюминий 1,5

Кремний 36,0

Железо Остальное

Модифицирование чугуна осуществляют при 15004 50С и при достижении

1330-1340 С заливают в кокильную

0 форму. Образцы имеют диаметр 25 мм и высоту 150 мм. Из этих отливок вырезают образцы для химического анализа, металлографических исследований, определения предела прочности при изгибе и износостойкости.

Испытания предела прочности при изгибе проводят по стандартной методике.

Химический состав и результаTbl испытаний приведены в таблице.

1113422

Химический состав, Х

Термостойкость

/eM2

Предел проч ности, ь„, МПа энос, г

Плав- Тип чугуна

ГЙ

Мп

Се ка

1 ИевеетвьФ (4) 2,2 1,08 0,84 0,04 0,03

525 0,052 10,50

530 0,049 9,51

2 -"- 3,2 1, 11 0,54 0,08 0,07

3 Предлагаемый

2,8 1,80 0,80 0,06 0,05 0,20 685 0,036

6,51

3,4 1,80 0,80 0,04 0,02 0,20 680 0,036 6,75

2,8 0,80 0 8 80 0,06 0,02 0,04 . 625 0,040 6,80

3,4 0,80 0,80 0,04 0,05 0,04 620 0,040 7,05

7,15

2,8 1,80 0,50 0,04 0,05 0,04 640 0,039

3 4 1 80 . 0 50 0,06 0,02 0,04 610 0,038

6,92

2,8 0,80 0850 0,04 0,02 0,20 690 0,035 6,54

3,4 0,80 0,50 0,06 0,05 0,20 695 0,032 6,52!

7,84

570 0,041

3,1 1,30 0,60 0 05 0,03 0,04 615 0,040

7,12

3 1 f 30 0,60 0 05 0,03 0,12 680 О,037

6,95

3, 1 1,30 0,60 0,05 0,03 0,20 695 0,035 6,90

7,01

3,1 1,30 0,60 0,05 0,03 0,25 640 0,039

При установлении необходимых соотношений компонентов учитывают 45 следукицее.

Углерод по мере возрастания его концентрации свыше 3,4% увеличивает в структуре количество карбидной фазы, что приводит к снижению термо- 5О стойкости. При содержании углерода менее 2,80Х возрастает содержание в структуре пластичной высокожелезистой фазы, при этом снижается износостойкость чугуна и ухудшаются литейные свойства.

Кремний в укаэанных пределах предназначен для обеспечения необходимой

1 степени графитизации чугуна. Увеличение содержания его выше 1,8Х вызывает образование графита, что приводит к снижению износостойкости.

При содержаниях менее 0,8Х резко ухудшаются литейные свойства чугуна.

Марганец в пределах 0,5-0,8Х; способствует обессериванию и раскислению чугуна, позволяет регулировать структуру металлической матрицы. При увеличении содержания его выше 0,8Х

:укрупняется зерно, появляется транс1 кристалличность в макроструктуре чугуна, увеличивается количество цементита. При уменьшении содержания мар1113422

Составитель Г. Дуднк

Редактор М. Веселова Техред М.Тепер

Корректор А. Обручар

Заказ 653?/2! Тираж 602

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Филиал ППП "1!атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ганца менее 0,5Х снижаются физикомеханические и специальные свойства.

Церий и иттрий в указанных.пределах способствует повышению дисперсности матрицы, уменьшению условного 5 размера карбидов, что влечет за собой повышение износостойкости. При увеличении содержания церия и иттрия выше верхних пределов происходит выделение большого количества неметаллнческих включений, снижающих специальные свойства чугунов. При содержаниях же ниже нижних пределов церий и иттрий,расходуются только на рафинирование расплава.

Гадолиний является одним из самых сильных элементов-модификаторов. Модифицирование гадолинием в указанных пределах приводит к полно,му подавлению кристаллизации ладебури-2О га, повышению дисперсности продуктов распада аустенита, увеличению микротвердости матрицы и карбидной фазы.

Увеличение содержания гадолиния выше верхнего предела приводит к образованию большого количества неметаллических включений, снижающих физико-механические и специальные свойства. При содержаниях ниже нижнего предела кристаллизация ладебурита полностью не подавляется и износостойкость такого чугуна уменьшается.

В результате лабораторных исследований установлено, что износостойкость чугуна по изобретению в сравнении с известным повысилась на

24-59, термостойкость — на 28-54, предел прочности при изгибе — на

8-327.

Использование для отливки прокатных валиков из чугуна по изобретению повышает их стойкость на 20-30%, при этом экономическая эффективность составит 329868 руб.