Чугун для прокатных валков Советский патент 1985 года по МПК C22C37/08 

ел « Изобретение относится к металлу гии, в частности к разработке сост вов чугана для прокатных валков. Известенчугун l, содержащий мас.%: Углерод3,3-3,7 Кремний1,5-1,9 Марганец0,1-0,2 Хром .0,3-1,1 Молибден0,2-0,4 Алюминий0,4-3,5 Магний0,08-0,14 Церий . 0,02-0,06 ЖелезоОстальное Однако заказанный чугун имеет недостаточные механические свойст и термостабильность. Наиболее близким к предложенно по технической сущности и достига му результату является чугун 2, содержащий, Мас.%: Углерод 3,4-3,7 Кремний 2,4-2,8 Марганец 0,8-1,2 Никель 1,2-1,5 0,35-0,8 0,6-1,1 Молибден Магний 0,03-0,1 0,3-0,9 0,001-0,01 Железо Остальное Однако известный чугун после т мообработки не обеспечивает необх мых механических свойств (Й и ИВ) и термостойкости. Целью изобретения является пов ние механических свойств и термос кости чугуна в термообработанном тоянии. Указанная цель достигается тем что чугун для прокатных валков, с держащий углерод, кремний, марган никель, хром, молибден, магний, м церий и железо, содержит компонен в следующем соотношении, мдс.%: Углерод2,2-2,8 Кремний . 0,7-1,4 Марганец0,4-0,7 Никель2,8-3,0 Хром - 0,1-0,3 МолибденО,1-0,3 ;Магний0,03-0,05 Медь2,0-3,0 Церий0,02-0,04 ЖелезоОстальное При этом никеля и меди с тавляет 5,0-5,8 мас.% 32 Выбор граничных параметров обусловлен 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 0,1-0,3% молибдена, 2,8-3,0% никеля и 2,0-3,0% меди при заданном соотно- шении никеля и меди. Состав предложенного чугуна сбалансирован таким образом, что при суммарном содержании никеля и меди, находящемся в пределах 5,0-5,8 (табл. 1) металлическая основа чугуна в термообработанном состоянии состоит из бейнита и не содержит мартенситных и перлитных участков, что имеет место при суммарном содержании никеля и меди более 5,8 и менее 5,0% соответственно. Наличие в чугуне молибдена, никеля и меди в предложенных количествах повьшает прочность, .твердость, термостойкость чугуна.-Эти элементы повьппают устойчивость аустенита и при содержании молибдена менее 0,1%, а Си + Ni менее 5,0% формирование бейнитной основы в валках диаметром 800-1000 мм затруднено. При увеличении содержания молибдена более 0,3%, а Си Ni более 5,8% в матрице рабочего слоя таких валков появляются участки остаточного аустенита и мартенсита, что приводит к снижению прочности и термостойкости чугуна. При содержании углерода 2,2-2,8% и кремния 0,7-1,4% обеспечивается формирование в термообработанном чугуне бейнито-графйтной матрицы, не содержащей структурно-свободный цементит, выделяющийся по границам . зерен и ухудщающий все прочностные характеристики- сплава, При увеличении содержания углерода и кремния более 2,8 и 1,4% соответственно в процессе термической обработки вьщеляется избыточное количество графита отжига, а твердость и прочность чугуна снижаются. При введении в чугун менее 2,2% углерода и 0,7% кремния структурносвободный цементит вьщеляется в виде сетки по границам зерен, которая не растворяется при нагреве до 1050°С, нагрев же до более высоких темпера31157

тyp не допустим, так как вызывает рост зерна и ухудшает форму графита. Введение в чугун хрома и марганца в количествах, превышающих 0,3 и 0,7% приводит к увеличению общего коли- s .чества;цементита и торможению процесса графитизации сетки карбидов при термообработке.

Уменьшение содержания хрома менее 0,1%, а марганца 0,4% приводит к ухудЧО шению стойкости бейнитной матрицы против отпуска и снижению твердости материала при 300-500°С, до которых могут разогреваться валки в процессе их эксплуатации. ts

Для получения шаровидного графита чугзгн модифицирзтот церием и магнием. В чугуне с 0,03-0,05% магния церий , в количестве 0,02-0,04% йвляется графитизирующим модификатором и рафини- 20 рует расплав. При введении в чугун н менее 0,03% магния и 0,02% церия

134

нарушение формы шаровидного графита и появление пластинчатых вьщелений характерное для чугунов с содержанием меди более 2,0% не наблюдается. Магний и церий, введенные в сплав в количествах, превышающих граничные значения, повьш1ают 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 б л и ц а 1

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.

П р и м е ч а н и е: Ф Аферрит, П -перлит, Б -бейнит, М -мартенсит, . - остаточный аустенит, Г - графит.

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

Каждый сплав готовят путем выплавки в ЗОО-килограммовой индукционной печи. В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, чугун ЛК-2, FeMn (45%), FeCr (72%), никель гранулированный, медь электролизную, FeMo (60%), FeSi (75%), никель-магниевую лигатуру (17% Mg) и FeCe (45%)

Отливки подвергаются термиче ской обработке по следующему режиму:на- грев до со скоростью 30°С/ч, . вьщержка 2 ч, охлаждение на воздухе до , далее со скоростью 25°С/ч. , Как показывают данные проведенных испытаний, полученные сплавы имеют следующие значения: прочности 9701125 МПа; твердости 325-402 НВ; термостойкости 1850-2780 термоциклов

(табл. 2).

Т а б л и ц а 2

Чугун

Механические свойства

2510

1050

363 2780 388 1125

Продолжение табл.2

Механические свойства определяют по стандартным методикам. Испытания на те мостойкость проводят на установке для тёрмоцшслирования нагревом образцов до 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 Р за .