ЧУГУН Российский патент 1997 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, в частности к поиску оптимального состава износостойкого чугуна для изготовления деталей сменного оборудования прокатных станов (привалковой арматуры).

Известен чугун следующего состава (мас.) (1)
углерод 2,9.3,8;
кремний 3,6.5,5;
марганец 0,9.1,5;
хром 1,5.3,8;
медь 0,8.1,5.

Данный чугун при достаточно высокой прочности имеет невысокую износостойкость.

Известен чугун [2] следующего химического состава (мас.):
углерод 2,8.3,8;
кремний 0,35.2,0;
марганец 0,2.1,2;
хром 0,5.2,5;
никель 0,8.3,6;
ванадий 0,08.0,15;
азот 0,0015.0,04.

Недостатком такого чугуна является высокая твердость при низкой износостойкости. Кроме того, он содержит дорогостоящий легирующий элемент никель.

Наиболее близким по химическому составу является чугун [3] взятый за прототип и содержащий (мас.):
углерод 2,5.3,5;
кремний 1,0.1,5;
марганец 0,5.1,5;
хром 4,5.5,5;
ванадий 2,0.2,5;
железо остальное.

Задачей изобретения является повышение износостойкости и снижение стоимости чугуна. Для этого предлагается чугун следующего химического состава (мас.):
углерод 1,7.1,8;
кремний 1,0.1,5;
марганец 0,5.1,0;
хром 4,0.4,5;
железо остальное.

Причем, отношения хрома к углероду составляет 2,3.2,5.

Высокая износостойкость и снижение себестоимости предлагаемого чугуна обеспечивается за счет сложных карбидов цементного типа (Fe, Cr)₃C, снижения содержания хрома и исключения из состава ванадия.

При содержании углерода за пределами 1,7.1,8% и концентрации хрома 4,25. 4,5% изменяется состав и количество карбидной фазы, что приводит к снижению твердости и износостойкости. Отношение хрома к углероду, равное 2,3.2,5, необходимо для получения гарантированно высокой износостойкости и твердости за счет обеспечения карбидной составляющей в количестве 10% по массе. Кроме того, это соотношение облегчает выплавку чугуна ближе к нижнему пределу по содержанию хрома.

Содержание кремния менее 1,0% не обеспечивает необходимое количество карбидной составляющей, а содержание кремния более 1,5% приводит к охрупчиванию металлической матрицы чугуна.

Марганец в количестве 0,5% обеспечивает минимально допустимую жидкотекучесть расплава, с другой стороны, концентрация его более 1,5% нецелесообразна ввиду увеличения объемной доли цементита, что приводит к снижению износостойкости.

Предлагаемый чугун имеет сравнительно невысокую температуру плавления - 1380^oC, что обеспечивает возможность выплавки его в индукционных печах типа ИЧТ.

Для испытания металла образцы подвергались термообработке по режиму; нагрев до температуры 950-1000^oC, охлаждение на воздухе.

Испытание износостойкости чугуна проводили методом абразивного истирания.

Пример конкретного осуществления.

Опытные плавки чугуна проводили в открытой индукционной печи ИЧТ-2,5. В печь загружали 442 кг лома 2А, 400 кг чугуна передельного, 850 кг литейного чугуна, 750 кг отходов группы Б3. Отношение содержания хрома к углероду составляло 2,5. Металл подогрели до температуры 1490^oC. Затем шлак и металл раскисили порошком кокса.

Состав полученного чугуна (мас.): углерод 1,75, кремний 1,14, марганец 0,6, хром 4,35, железо остальное.

Результаты опытных планок чугуна в сопоставлении с известным составом представлены в таблице. Из приведенных данных следует, что предлагаемый чугун имеет более высокую износостойкость и твердость.

Таким образом, предлагаемый чугун имеет высокую твердость и износостойкость при отсутствии дорогостоящего легирующего элемента ванадия.

Изобретение относится к металлургии, в частности к чугуну, который может быть использован для изготовления сменного оборудования прокатных станов, привалковой арматуры и др. Сущность изобретения: чугун содержат углерод, кремний, марганец, хром и железо и отличается тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 1,7 - 1,8; кремний 1,0-1,5; марганец 0,5-1,8; хром 4,05 - 4,5; железо - остальное, при отношении содержания хрома к содержанию углерода, составляющем 2,3-2,5. 1 табл.

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром и железо, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.

Углерод 1,7 1,8
Кремний 1,0 1,5
Марганец 0,5 1,8
Хром 4,05 4,5
Железо Остальное
при отношении содержания хрома к содержанию углерода, составляющем 2,3 - 2,5.