Чугун для прокатных валков Советский патент 1991 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов чугуна для прокатных валков „

Цель изобретения - улучшение износостойкости и повышение предела прочности при кручении при 800°С.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

При содержании углерода менее 3,6% снижается уровень твердости (износостойкости)- рабочего слоя валков и-ухудшаются литейные свойства (увеличивается уеад-ка и уменьшается жидкотекучесть). При увеличении концентрации углерода более 3,9% в структуре отбеленного слоя появляется гкездообразный графит, что является браковочным признаком для отливок из отбеленного чугуна.

Кремний является основным регулятором степени графитизации чугуна. При содержании кремния менее 0,35% в структуре шеек вьщеляется цементит, что приводит к снижению их обрабатываемости, а при содержании более 0,85% не обеспечивается неооходимый уровень твердости и износостойкости рабочего слоя валков.

Марганец совместно с никелем и медью обеспечивает повышение степени дисперсности продуктов эвтектоид- ного превращения аустенича. При содержании марганца менее 1,4% выдели- ч ется сорбит, что приводит к снижению

о со о

4

твердости рабочего слоя, при содержании более 1,9% медленноохлаждающие- ся части отливок (шейки валков) приобретают структуру половинчатого чугуна, что приводит к снижению их обрабатываемости и повышению транскрис- галличности.

Никель совместно с марганцем и чедью обеспечивает повышение степени дисперсности продуктов эвтектоидного превращения аустенита, а совместно с кремнием и медью обеспечивает компенсацию отбеливающего влияния хрома и марганца. При содержании никеля , менее 0,3% в быстроохлаждающихся частях отливки не обеспечивается необходимая степень дисперсности продуктов эвтектоидного превращения аустенита, а в медленноохлаждающихся частях выделяется цементит. При содержании никеля более 0,8% возрастает себестоимость чугуна ввиду высокой стоимости.

Хром в пределах 0,05 - 0,3% способствует повышению твердости отбеленного рабочего слоя и прочности шеек валков. Однако при концентрации хрома более 0,3% ухудшается обрабатываемость и увеличивается транскристалличность чугуна за счет увеличения кристаллов цементита.

Титан в пределах 0,01-0,05% ис- п льзуется для уменьшения транскристалличности макроструктуры в рабочем слое валков, при содержании менее 0,01% такое влияние титана незначительно, а при содержании более 0,05% снижаются механические свойства чугуна при повышенных температурах.

Фосфор используется для предотвращения образования горячих трещин в рабочем слое валков. При содержании фосфора менее 0,2% брак по трещинам снижается незначительно, а при содержании более 0,40% увеличивается транскристалличность и снижается обрабатываемость -за счет образования выделений фосфидной эвтектики.

Медь аналогично марганцу и никелю способствует повышению дисперсности продуктов эктектоидного превращения аустенита и в предлагаемом чугуне частично заменяет марганец, в о.т- личие от которого не растягивает, а сокращает переходную зону со структурой половинчатого чугуна, при этом не только обеспечивает получение необходимой структуры в металлической

0

5

0

5

0

5

0

5

матрице быстроохлаждающихся частей отливки, но и повышает обраба.тывае- мость чугуна при снижении стоимости. При вводе меди более 1,8% часть ее выделяется в свободном виде в чугуне, что способствует повышению обрабатываемости. Нижний предел концентрации меди (1,8%) обосновывается эффективным влиянием ее на структуру металлической матрицы при понижении содержания марганца. При содержании более 2,6% (ввиду пониженной концентрации кремния в отделенном чугуне) медь больше не оказывает упрочняющего действия на чугун, так как основная ее масса выделяется в свободном виде.

Азот в указанных пределах (0,01 - 0,03%) оказывает упрочняющее действие на чугун при повышенных температурах и снижает транскристалличность (соответственно, анизотропию механических свойств)о Являясь мартенсито- образующим элементом, азот позволяет снизить содержание никеля ихмар- ганца в чугуне, что обеспечивает уменьшение стоимости, улучшение обрабатываемости. При содержании азота менее 0,01% его эффект практически не проявляется, а при содержании более 0,03% возрастает . опасность появления газовой пористости в отливках.

Пример. В индукционной печи ИЧМ-6 выплавляют чугун следующего состава, мас.%: С 3,75; Si 0,60; Мп 1,7; Сг 0,18; Ni 0,55; TiO,03; Р 0,3; Си 2,2; N 0,02; Fe - остальное о В качесте шихты используют чугун ЧБ-2, лом хромоникелевых валков и стальные металлоотходы. Кремний, марганец, титан и азот вводят в виде ферросплавов, никель - в виде катодной меди.

Чугун перегревают в печи до температуры 1450 ± 5°С и заливают технологические пробы при 1320 +

5°С.

Для определения износа при радиальной нагрузке 21,5 кг и сопротивления кручению приготовлены сплавы с граничными и оптимальными соотношениями всех ингредиентов. обеспечения сопоставительного анализа выплавлен известный чугун с оптимальным соотношением ингредиентов (табл.1). Физико-механические свойства при 800°С чугуна известного

и предлагаемого составов представлены в табл.2.

Как следует из табл.1 и 2, дополнительный ввод в составах предлагаемого чугуна азота позволяет повысить предел прочности при кручении в 1,4 - 1,6 раза и улучшить износостойкость в 4,1 - 4,3 раза. Формула изобретения

Чугун для прокатных валков, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, фосфор, медь и железо, отличающийся тем, что,с целью улучшения износостойкости

и повышения предела прочности при. кручении при температуре бОО°С, он дополнительно содержит азот при следующем соотношении компонентов, мас.%:

5

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Титан

Фосфор

Медь

Азот

Железо

3,6 - 3,9 0,35 - 0,85

1,4 - 1,9 0,05 - 0,30

0,3 - 0,8 0,01 - 0,05

0,2 - 0,4

1,8 - 2,6 0,01 - 0,03 Остальное

Изобретение относится к метанлургии и может быть использовано при производстве чугунных прокатных валков. Цель изобретения - улучшение износостойкости и повышение предела прочности при кручении при температуре 8QO°C. Предложенный чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 3,6 - 3,9; Si 0,35- 0,85; Мп 1,4 - 1,9; Сг 0,05 - 0,3; Ni 0,3 - 0,8; Ti 0,01 - 0,05; Р 0, 2 - 0,4; Си 1,8 - 2,6; N 0,01 - 0,03 и. Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна азота и изменение в нем соотношения Si, Мп и Си позволяют улучшить износостойкость в 4,1 - 4,3 раза i . овы- сить предел прочности при кр ении в 1,4 - 1,6 раза, 2 табл. с S

Известный Предлагаемый

Таблица 2 г

0,173

251