Чугун Советский патент 1983 года по МПК C22C37/00 

ilai Ф СП 00 -110 Изобретение относится к металлургии, конкретнее, к изысканию термоиз носостойких и высокопрочных муГунов для отливки прокатных валков. Известен чугун 1 1 следующего химического состава, весД: Углерод 3-3, Кремний 1;9-2,5 .Марганец 0,6-1,2 Хром 0,1-0, Никель 0, Церий 0,005-0,015 Лантан 0,002-0,01 Неодим 0,001-0,006 Железо Остальное Недостатком известного чугуна является низкая износостойкость из-за наличия S структуре чугуна ледебурит .та. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемо му результату является чугун С 2 сле дующего химического состава, вес.: Углерод 2,8-3.3 . Жремний 0,5-Т,2 Марганец 0,5-0,8 Церий 0,,08 Иттрий 0,02-0,07 Железо Остальное Недостатком известного чугуна являются низкие прочность и износостои ,крсть. - .Цель изобретения - повышение проч ности и износостойкости. I Данная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий и железо, дополнительно содержит лантан и нео дим при следующем соотношении компонентов, вес.: . 2,8-3,i Углерод 0,8-1,8 . Кремний 0,5-0,8 Марганец 0,,06 Иттрий 0,02-0,07 0,,06 Лантан 0,03-0,06 Неодим Остальное Железо Пример . Чугун выплавляют J индукционной печи с кислой футеров кой. Модифицирующие элементы ( церий, иттрий, лантан, неодим ) загружают в ковш перед выпуском металла. Це- . рий вводят в виде ферроцерий, иттрий металлический, лантани неодим - в виде лантан-неодимовой лигатуры следующего состава, вес.: ( лантан + + неодим ) kS Кремний Кальций О, Железо Остальное Чугун при выпускают в ковш с необходимой навес.кой модификаторов и при достижении .1330-13+О С заливают в кокильную форму. Отливки имеют размеры: диаметр 50мм, высота 200 мм. Из этих отливок вырезают образцы для химического анализа, металлографических исследований, измерения твердости, определения пределов прочности при изгибе и разрыве и износостойкости. Испытания на износостойкость проводят на машине СМЦ-2 при трении скольжения с нагрузкой 75 кг. Испытания механических свойств проводят на образцах согласно ГОСТ 1 97-61. Химический состав и результы испытаний приведены в таблице.

п

«- . о

п - п «м

pf J- Л JJJJ- -аоо о

о о о о

о

LA

«л

in vO

Г

г

in

чО

in

r -ч -аJ-чJ JT

-3in

о r in

r

oo in

nTxD VO in

in VO

(M

(%

JГЛvD

vO

vX

VO

vO vO VO

in

in

vO

40

vD О

;OO .

«v

«

k

о СЭ

О

CO - При установлении необходимые соотношений компонентов учитывают сле дующее. Углерод по мере возрастания го концентрации свыше З увеличи вает в структуре коли1 ество карбидной фазы, что обеспечиваег, повышение твердости, но снижает вязкость, приводя к растрескиванию и выкрашиванию рабочего слоя. При содержании углерода ниже 2,8 возрастает ёяЭкость за счет увеличения содержания в структуре пластичной высокожелезистой фазы. При этом снижается изн .состойкость и резко ухудшаются ли;тейные свойства (жидкотекучесть, 1усадка). Кремний в указанных пределах пре назначен для компенсации влияния окисленности отдельных составляющих расплава, способствует появлению в структуре чугуна графитной состав ляющей , снижающей модуль упругости сплава. Увеличение содержания крем ния выше верхнего предела приводит ;к снижению физико-механических и специальных свойств вследствие ферритизации матрицы, увеличению количества высокоуглеродистых фаз. Умен 1иение содержания кремния ниже нижнего предела повышает склонность к отбеливанию отливок, приводит к появлению в структуре метастабильной эв.гектики с соответствующим ухудшением физико-механических и специаль ных свойств. . , Содержание кремния в исходном чугуне было на 0,4| ниж,чем необходим Доводка по кремнию осуществляется в ковше с учетом содержаний его в комплексном модификаторе. Марганец в пределах 0,5-0,8 спо- собствует обессериванию и раскислению чугуна, позволяет-регулировать структуру металлической матрицы. При увеличении содержания марганца выше 0,8% укрупняется зерно и появляется транскрист лличность в макроструктуре чугуна. При уменьшении содержания марганца менее 0,5 снижаются фйзико-механические и специальные свойства. Церий и иттрий в указанных пределах j способствуют повышению дисперсности матрицы, уменьшению условного размера карбидов, что влечет за собой повышение износостойкости. При увеличении содержания церия и иттрия выше верхних пределов происходит выделение большого количества неметаллических включений, снижающих специальные свойства чугунов. При содержании ниже нижних пределов церий и иттрий расходуются только на рафинирование расплава. При содержании лантаНа и неодима выше верхних пределов в чугуне выделяется большое количество неметаллических включений, снижающих физикомеханические и специальные свойства чугуна. При уменьшении содержания лантана и неодима ниже нижних предеГ лов в структуре наряду с пластикообразной эвтектикой выделяется ле- , дебурит, износостойкрсть такого чугуна будет значительно ниже. Как видно из таблицы,по прочности и износостойкости предлагаемый чугун превосходит известный.