Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/00 

со

00

Изобретение Относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для прокатных валков.

Известен чугун tl, содержащий, вес,%1

Углерод3,0-3,6

Кремний2,8-3,5

Марганец0,6-2,0

Хром5j, 0-6,5

Алюминий1,0-1,5

Железо Остальное Однако чугун имеет низкую дость шеек валков, а также недостат .чно высокие прочность и ударную вязкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемс у результату к предлагаем «у является чугун Г2, содержащий вес.%:

Углерсад2,7-3,4

Кремний0,4-1,0

Марганец 1,6-3,0 Хром0,6-1,2

Никель2,4-3,4

Ванадий0,2-0,5

Азот0,01-0,03

ЖелезоОстальное

Недостаток чугуна известного состава - неудовлетворительная износортойкость.

Цель изобретения - повышение износостойкости.

Указанная цель достигается тем, что чугун преимущественно для прокатнь-iX Балков, содержащий углерод, кремний, марганец/ хром, никель, ванадий, азот и железо,.дополнительно содержит алюминий при. следутощем соoт oшeнии компонентов, вес.% Углерод 2,8-3,2 Кремний3,1-3,4

Марганец1,3-2,0

Хром6,5-7,3

Никель0,4-0,6

Ванадий0,3-0,5

Азото, 009-0,014

Алюминий1,0-1,4

. ЖелезоОстальное

При максимальной концентрации углерода (3,2%} в структуре чугуна наблюдается наибольшее количество высокотвердых карбидов (С г, Fe J-, Cj , что обеспечивает наиболее высокую износостойкость отбеленного рабочег слоя валков. При дальнейшем . его увеличении в шейках валков в связи с низкой скоростью охлаждения затведевающего в них металла начинают выделяться крупные включения графита, что приводит, к резкому снижению их прочности. Уменьшение концентрации углерода, ниже 2,8%, ведет к снижени количества карбидов (Сг, и снижает износостойкость чугуна.

При содержании кр еМния выше 3,4% увеличивается степень графитизации чугуна и в шейках валков появляются

крупные включения графита. В случае . снижения содержания кремния ниже 3,1% при обоснованном количестве углерода, хрома и.ванадия в структуре чугуна появляются крупные цементитные вьщеления, выкрашивающиеся в процессе эксплуатации валков, что приводит к преждевременному выходу их из строя. Ввод в чугун марганца в пределах 1,3-2,0% позволяет значительно увеличить степень дисперсности продуктов превращения аустенита без увеличения количества свободного цементита.

При выбранном содержании углерода и алюминия хром (в количестве 6,5 7,3% обеспечивает образование в структуре чугуна высокотвердых карбИ дов типа (сг,ре) С, что обусловливает значительное повышение износостойкости чугуна. Более высокое его

0 содержание существенно увеличивает

усадку чугуна, а уменьшение его со.держания ниже 6,5% снижает его сопро тивление износу в связи с снижением микротвердости карбидов.

Никель, как и марганец, при содер жании не менее 0,4% повышает степень дисперсности продуктов превращения аустенита. Выбранные пределы содержания никеля 0,4-0,6% увеличивают

0 плотность чугуна и уменьшают склонность к образованию пористости, что спосббствует, повышению твердости и износостойкости. Увеличение содержания никеля свыше 0,6% нецелесообраз5 но ввиду его дефицитности и высокой стоимости.

Содержание ванадия в чугуне в количестве. 0,3-0,5% существенно изменяет структуру металла: уменьшает столбчатость, увеличивает дисперсность перлита, повышает твердость, значительно повышает плотность, что в совокупности с повышением твердости увеличивает износостойкость. При содержании ванадия менее 0,3% влияние его на структуру незначительно. При увеличении содержания ванадия более 0,5% в структуре шеек появляется цементит, что затрудняет их механическую обработку и может служить

0 причиной поломки валка при эксплуатации.

При вводе в чугун, легированный ванадием 0,009% азота, происходит образование нитридов и карбонитридоа

5 ванадия, снижавдих транскристаллич ность в рабочем слое валков. При повышении содержания азота свьлпе 0,014% в рабочем слое валков наблюдается значительная пористость.

0 Алюминий, как и кремний, способствует перераспределению хрома между аустенитом и карбидной фазой при затвердевании чугуна. Введение в .чугун 1,0-2,0% алюминия повышает

5 5Е.° твердость и износостойкость, однако при содержании алюминия свыше 1,4% резко увеличивается брак валков, по пленам в виде , так как алюминий обладает высокой склонностью к окислению.

Данные, приведенные в таблице, свидетельствуют о том, что предлага-,

емый чугун имеет износостойкость ,на 53% выае, чем чугун-прототип.

Экономический эффект от внедрения чугуна предлагаемого состава при производстве валков прокатных станков составит 6161,9 тыс.руб.

HyiVH преимущественно для прокатных валков, содержащий углерод кремний, марганец, хром, никель, ванадий, азот и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углерод2,8-3,2 Кремний 3,,4 Марганец 1,3-2,0 Хром6,5-7,3 Никель0,4-0,6 Ванадий0,3-0,5 Азот0,009-0,014 Алюминий1,0-1,4 ЖелезоОстальное (Л

Чугун

Химический состав, вес.%

С 1 Si Т МП I сгТ ле I Nt Г V Г N Г ре Известный 2,7 0,4 1,6 0,6 - 2,4 3,0 0,7 2,3 0,9 - 2-,9 3,4 1,0 3,0 1,2 - 3,4 Предлага- 2,83,l1,36,51,00,4. емый 3,03,21,66,91,20,5 3,23,42,07,31,40,6

Износостой кость. г/см

0,0031 0,0026 0,0022

0,0019 0,0018 0,0016 0,20,01Ост. 0,30,02Ост. 0,50,03Ост. 0,30,009Ост. 0,40,011Ост. 0,50,014Ост.