Чугун для прокатных валков

 

1. ЮТУН ДЛЯ ПРОКАТНЫХ ВАЛКОВ , содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, молибден, магний, медь, церий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения межанических свойств и термостойкости в термообработанном состоянии, он содержит компоненты в следующем соотношении, мае.%: 2,2-2,8 Углерод 0,7-1,4 Кремний 0,4-0,7 Марганец 2,8-3,0 Никель Oil-0,3 Хром 0,1-0,3 Молибден 0,03-0,05 Магний 2,0-3,0 Медь 0,02-0,04 Церий Остальное Железо (Л 2. по п. i, отличаюс щий с я тем, что сумма никеля и меди в нём составляет 5 - 5,8 мае.2.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

4 (51) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н АВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3453376/22-02 (22) 16.06.82 (46) 23.05.85. Бюк. В 19 (72) Н.М.Воронцов, В.И. Вакула, С.И.Рудюк, В.И. Комляков, и H.Í.Îâ÷èíèèêîâ (71) Украинский ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский институт металлов (53) 669. 15-196 (088. 8) (56) t. Авторское свидетельство СССР ко заявке Ф 3278?60, кл. С 22 С 37/10 ° 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 375315, кл. С 22 С Ъ7/00, 1970. (54) (57) 1. ЧУГУН ДЛЯ ПРОКАТНЫХ BAJIKOB, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, молибден, магний, медь, церий и аелезо, о т„„Я0„„ !! 57! !3 А л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения механических свойств и термостойкости в термообра- ботанном состоянии, он содеркит компоненты в следующем соотношении, мас.X:

Углерод 2,2-2 8

Кремний 0,7-1,4

Марганец 0,4-0,7

Никель 2,8-3,0

Хром 0;1-0,3

Молибден О, 1-0,3

Магний 0,03-0,05

Медь 2,0-3,0

Церий 0,02-0,04

Железо Остальное

2. Чу уи ко д. 1, отличаюшийся тем, что сумма никеля и меди в нем составляет 5 — 5,8 мас.X.

1157113 2

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста" вов чугана для прокатных валков.

Известен чугун )1), содержащий, мас.Х: 5

Углерод 3,3-3,7

Кремний 1,5-1, 9

Марганец О, 1-0,2

Хром 0,3-1,1

Молибден 0,2-0,4 1О

Алюминий 0,4-3,5

Магний 0,08-0,14

Цернй 0,02-0,06

Железо Остальное

Однако указанный чугун имеет 15 недостаточные механические свойства ,и термостабильность.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун (2), . содержащий, 1час. :

Углерод 3,4-3,7

Кремний 2,4-2,8

Марганец 08-1,2 25

Никель 1,2-1,5

Хром 0,35-0,8

Молибден 0,6-1,1

Магний 0,03-0, 1

Медь 0309 зо

Церий 0,001-0,01

Железо Остальное

Однако известный чугун после термообработки не обеспечивает необходимых механических свойств (б и Н3) и термостойкости.

Целью изобретения является повышение механических свойств и термостойкости чугуна в термообработанном состоянии.

Указанная цель достигается тем что чугун для прокатных валков, со держащий углерод, кремний, марганец, никель, хром, молибден, магний, медь, церий и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Х:

Углерод 2,2-2,8

Кремний, 0,7-1,4

Марганец О, 4-0, 7

Никель 2,8-3,0

Хром О, 1-0,3

Молибден О, 1-0,3

Магний 0,03-0,05

Медь 2,0-3,0

Церий О, 02-0, 04 55

Железо Остальное

При этом сумма никеля и меди составляет 5,0"5,8 мас.X.

Выбор граничных параметрон оС.условлен необходимостью формирования бейнитной основы по всему сечению отливки, которая позволяет сочетать высокую пРочность, термостойкость и твердость.

Стабильное формирование бейнитной основы чугуна в термообработанном состоянии обеспечивается введением

0,1-0,3Х молибдена, 2,8-3,0Х никеля и 2,0-3,0Х меди при заданном соотношении никеля и меди.

Состав предложенного чугуна сбалан" сирован таким образом, что при суммарном содержании нйкеля и меди, находящемся в пределах 5,0-5,8 (табл. 1) металлическая основа чугуна в термообработанном состоянии состоит иэ бейнита и не содержит мартенситных и перлитных участков, что имеет место при суммарном содержании никеля и меди более 5,8 и менее 5,0Х соответственно.

Наличие в чугуне молибдена, никеля и меди в предложенных количествах повышает прочность, .твердость термостойкость чугуна..Эти элементы повышают устойчивость аустенита и при содержании молибдена менее 0,1, а Cu + Ni менее 5,0Х формирование бейнитной основы в валках диаметром

800-1000 мм затруднено. При увеличении содержания молибдена более 0,3Х, а Cu + Ni более 5,8Х в матрице рабочего слоя таких валков появляются участки остаточного аустенита и мартенсита, что приводит к снижениюпрочности, и термостойкости чугуна.

При содержании углерода 2,2-2,8Х и кремния 0,7-1,4Х обеспечивается формирование в термообваботанном чугуне бейнито-графйтной матрицы, не содержащей структурно-свободный цементит, выделяющийся по границам . зерен и ухудшающий все прочностные характеристики. сплава, При увеличении содержания углерода и кремния более 2,8 и 1,4Х соответственно s процессе термической обработки выделяется избыточное количество графита отжига, а твердость и прочность чугуна снижаются.

При введении в чугун менее 2,2Х .углерода и 0,7Х кремния структурносвободный цемеитит выделяется в виде сетки по границам зерен, которая не растворяется при нагреве до 1050 С, нагрев же до более высоких темпера11571

0,1

0,3

3,0

1,.4 0,7

2,2

Предложенный

0,2

0,2

0,5

2,9

2,6

0,3

0,1

0,4

2,8

0,7

2,8

0,2

0,2

2,8

0 5

2,6

0,4

3,0

0,2

0,2

2,6

О 91

0 75

0 45

3 53 2 57

Известный

2,0 0,02 5,0

Остальное Б Г

Предложенный

0,05

Б+Г

2,5 0,03 5 3

0,04

0,03 3,0 0,04 5,8

Б+Г

P,03 4,8

30 003 60

0,04

0,03

1 °

П+Б+Г

Б+М+А+Г еа

0 05 . 0,85 0,008 2,3

П+Г

Известный

П р и м е ч а н и е: Ф -феррит, П -перлит, Б -бейнит, М -мартенсит,.

А — остаточный аустенит, à — графит.,тур не допустим, так как вызывает рост зерна и ухудшает форму графита.

Введение в чугун хрома и марганца в количествах, превьппающих 0,3 и 0,7Х приводит к увеличению о щего количества цементита и торможению процесса графитизации сетки карбидов при термообработке.

Уменьшение содержания хрома менее

О, 1Х, а марганца 0,4Х приводит к ухуд О шению стойкости бейнитной матрицы против отпуска и снижению твердости материала при 300-500 С, до которых могут разогреваться валки в процессе . их эксплуатации. 15

Для получения шаровидного графита чугун модифицируют церием и магнием.

В чугуне с 0,03-0,05Х магния церий в количестве 0,02-0,04Х является графитизирующим модификатором и рафинирует расплав. При введении в чугун не менее 0,03Х магния и 0,02Х церия

13 4 нарушение формы шаровидного графита и появление пластинчатых выделений характерное для чугунов с содержанием меди более 2,0Х не наблюдается. Магний и церий, введенные в сплав в количествах, превьппающих граничные значения, повьппают устойчивость структурно-свободного цементита, ухудшают форму и характер распределения неметаллических включений и не оказывают положительного влияния на свойства чугуна.

Для определения прочности, твердости и термостойкости предложенного чугуна готовят пять сплавов с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов. Для обеспечения сопоставительного анализа с известным чугуном также готовят сплав с известным оптимальным соотношением ингредиентов (табл. 1}.

Т а блица 1

1157113

Продолжение табл.2

Механические свойства

Чугун

Термостойкость ко личество циклов до разрушения вердост

НВ

1075 341

970 402

2630

1910

5 985 325

1850

Извест- 910 205 иый

610

Механические свойства

Чугун

Твердость, Термостойа НВ кость, количество циклов до разрушения

Предложенный

2510 д

1050 363

1125 388

2780

Составитель Н.Косторной

Редактор Г.Волкова Техред З.Палий Корректор Л.Пилипенко

Заказ.3288/26 Тираж 583 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4!5 филиал ППП "Патент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная, 4

В табл. 1 дано содержание,элементов предложенного и известного чугуна.

Каждый сплав готовят путем выплавки в 200-килограммовой индукцион- ной печи. В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, чугун

ЛК-2, FeNn (45 ), РеСг (72 ), никель гранулированный, медь электролиэную, РеМо (60 ), FeSi (75 ), никель-маг!

О ниевую лигатуру (17 Mg) и РеСе (45 ).

Отливки подвергаются термической обработке по следукицему режиму:йагрев до 1030 С со скоростью 30 С/ч, выдержка 2 ч, охлаждение на воздухе до 550 С, далее со скоростью 25 С/ч.

Как показываютаданные проведенных испытаний, полученные сплавы имеют следующие значения: прочности 9701125 МПа; твердости 325-402 НВ; термостойкости 1850-2780 термоциклов (табл. 2) .

Та блица2

Механические свойства определяют по стандартным методикам. Испытания на термостойкость проводят на установке для термоциклирования нагревом образцов до 600 С с последующим охлаждением водой до 20 С, что отражает условия нагрева и охлаждения валков:на станах горячей прокатки в процессе их эксплуатации.

Предложенный чугун по сравнению с известным обеспечивает повышение прочности в 1,4 раза, твердости в 1,6 раза и термостойкости в 4,5 Ра. эа °