Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/00 

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

Известен чугун lj следующего химического состава, мас.%:

Углерод2,80-3,30

Кремний0,35-0,70

Марганец0,50-0,80

Редкоземельные металлы 0,08-0,12 Магний0,05-0,015

ЖелезоОстальное

Чугун в качестве примесей содержит фосфор до 0,26 мас.% и серу до 0,02 мас.%.

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 окилению и прочности чугунов применяют присадки металла 2j.

Известно, что для получения перлитной структуры с мелкопластинчатым графитом без структурно свободного цементита и отбела применяют гадолиний зЗ ...

В указанных работах 2j и 3 гадолиний применяется для получения перлитной матрицы, измельчения графитных включений, устранения структурно свободного цементита, улучшения свойств серых чугунов. Однако рабочий слой прокатных валков изготавливают из белых безграфитных чугунов. Повышение износо- и термостойкости таких чугунов достигается высоким легированием хромом, никеле молибденом, ванадием, вольфрамом и другими элементами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун ij следующего химиче ского состава,

Углерод. 2,80-3,30

Кремний0,50-1,20

Марганец0,50-0,80

Церий0,04-0,08

Иттрий0,02-0,07

ЖелезоОстальное

134221

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

Цель изобретения - повышение . 5 износо- и термостойкости и прочности чугуна.

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

Углерод2,8-3,4

Кремний0,8-1,8

5 Марганец0,5-0,8

Церий0,04-0,06

Иттрий0,02-0,05

Гадолиний0,04-0,20

ЖелезоОстальное

0 Пример.. Чугун базового состава выплавляют в индукционной печи ЛЛЗ-67М с кислой футеровкой и разливают в кварцевые трубы диаметром 25 мм. Дальнейшие переплав и моди5 фицирование проводят в кварцевых

пробирках в силитовой печи. Модифицирующие элементы (церий, иттрий и гадолиний) вводят в кварцевые пробирки методом принудительного погру0 жения в виде гадолиния металлического, церий-иттриевой и гадолиновой лигатур следующих составов, мас.%:

1.Гадолиний98,0

2.Церий26,0 5 Иттрий18,0

Кальций0,4

Кремний36,0

ЖелезоОстальное

3.Гадолиний32,0 0 Алнминий1,5

Кремний36,0

ЖелезоОстальное

Модифицирование чугуна осущест5 вляют при и при достижении 1330-1340 С заливают в кокильную форму. Образцы имеют диаметр 25 мм и высоту 150 мм. Из этих отливок вырезают образцы для химического 0 анализа. Металлографических исследований, определения предела прочности при изгибе и износостойкости. Испытания предела прочности при изгибе проводят по стандартной методике. 5 Химический состав и результаты испытаний приведены в таблице. При установлении необходимых соотношений компонентов учитывают следуиицее. Углерод по мере возрастания его концентрации свьше 3,4% увеличивает в структуре количество карбидной фазы, что приводит к снижению термостойкости. При содержании углерода менее 2,80% возрастает содержание в структуре пластичной высокожелезис той фазы, при этом снижается износостойкость чугуна и ухудшаются литейные свойства Кремний в указанных пределах пред назначен для обеспечения необходимой степени графитизации чугуна. Увеличение содержания его выше 1,8% вызывает образование графита, что приводит к снижению износостойкости. При содержаниях менее 0,8% резко ухухшаются литейные свойства чугуна. Марганец в пределах 0,5-0,8%. способствует обессериванию и раскислению чугуна, позволяет регулировать структуру металлической матрицы. При увеличении содержания его вьппе 0,8% укрупняется зерно, появляется транскристалличность в макроструктуре чугуна, увеличивается количество цементита. При уменьшении содержания мар5ганца менее 0,5% снижаются физикомеханические и специальные свойства. Церий и иттрий в указанных пределах способствует повышению дисперсности матрицы, уменьшению условного размера карбидов, что влечет за собо повышение износостойкости. При увеличении содержания церия и иттрия выше верхних пределов происходит выделение большого количества неметаллических включений, снижающих спе циальные свойства чугунов. При содержаниях же ниже нkжниx пределов церий и иттрий .расходуются только на рафинирО6агн 1ё расплава. Гадолиний является одним из самых сильных злементов-модификаторов. Модифицирование гадолинием в указанных пределах приводит к полно,му подавлению кристаллизации ладебур га, повьшению дисперсности продуктов распада аустенита, увеличению микротвердости матрицы и карбидной фазы. 2 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 8-32%. Использование для отливки прокатных валиков из чугуна по изобретению повБниает их стойкость на 20-30% , при зтом зкономическая эффективность составит 329868 руб.

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