[go: up one dir, main page]

RU2201992C1 - Чугун - Google Patents

Чугун Download PDF

Info

Publication number
RU2201992C1
RU2201992C1 RU2001131698A RU2001131698A RU2201992C1 RU 2201992 C1 RU2201992 C1 RU 2201992C1 RU 2001131698 A RU2001131698 A RU 2001131698A RU 2001131698 A RU2001131698 A RU 2001131698A RU 2201992 C1 RU2201992 C1 RU 2201992C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
content
chrome
carbides
silicon
Prior art date
Application number
RU2001131698A
Other languages
English (en)
Inventor
А.М. Ламухин
О.А. Кувшинников
Е.Т. Долбенко
А.И. Беляков
Л.А. Петров
А.А. Обухович
В.М. Галяткин
В.К. Рябинкова
А.А. Беляков
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Северсталь"
Общество с ограниченной ответственностью "ССМ-Тяжмаш"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Северсталь", Общество с ограниченной ответственностью "ССМ-Тяжмаш" filed Critical Открытое акционерное общество "Северсталь"
Priority to RU2001131698A priority Critical patent/RU2201992C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2201992C1 publication Critical patent/RU2201992C1/ru

Links

Landscapes

  • Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)

Abstract

Изобретение относится к металлургии, в частности к чугунам, предназначенным для изготовления валков горячей прокатки. Предложен чугун, содержащий следующие компоненты, мас.%: углерод 2,5-3,2; кремний 2,0-2,8; марганец 0,5-1,0; фосфор 0,1-0,2; серу 0,01-0,03; хром 5,5-8,0; никель 2,0-3,0; алюминий 1,1-1,5; молибден 0,2-0,4; церий 0,005-0,05; ванадий 0,05-0,30; магний 0,03-0,10; железо - остальное, отношение содержания хрома к содержанию углерода должно составлять 2,1-2,8, а отношение суммы содержания хрома и марганца к сумме содержания кремния и алюминия должно быть в пределах 1,4-2,3. Чугун по данному изобретению обеспечивает экономию хрома, имеет равномерно распределенную эвтектику и карбиды, сфероидизированный графит, а также высокую твердость, износостойкость, вязкость, термостойкость и технологичность.

Description

Изобретение относится к металлургии, в частности к чугунам, предназначенным для изготовления валков горячей прокаткой, работающих при повышенных температурах, больших удельных нагрузках и высоких скоростях прокатки, в частности для валков чистовых и предчистовых клетей листовой горячей прокатки непрерывных станов и для изготовления обечаек, предназначенных для бандажирования опорных валков горячей прокатки.
Наиболее близким, принятым за прототип, является чугун (а.с. 1025751 A), который используется для изготовления рабочих валков и содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 2,5-3,2
Кремний - 2,8-3,5
Марганец - 0,2-0,8
Фосфор - 0,1-0,20
Сера - 0,02-0,09
Хром - 4,2-5,0
Никель - 0,6-1,5
Алюминий - 0,2-1,0
Церий - 0,005-0,05
Ванадий - 0,08-0,6
Железо - Остальное
Недостатком данного чугуна является, то, что в его структуре большей частью преобладают карбиды цементитного типа, а также структурно свободный графит. Все это снижает износостойкость и механические свойства отливок. В структуре чугуна цементит формирует сплошной карбидный каркас, внутри которого расположена металлическая составляющая. Подобная структура сплавов является неблагоприятной, поскольку включения Ме7С3 нарушают связь между отдельными участками металлической основы. В результате этого сплавы приобретают повышенную хрупкость.
Предложен чугун, содержащий компоненты при следующем соотношении, мас.%:
Углерод - 2,5-3,2
Кремний - 2,0-2,8
Марганец - 0,5-1,0
Фосфор - 0,1-0,20
Сера - 0,01-0,08
Хром - 5,5-8,0
Никель - 2,0-3,0
Алюминий - 1,1-1,5
Церий - 0,005-0,05
Ванадий - 0,05-0,30
отличающийся тем, что в состав дополнительно введены молибден 0,2-0,40 мас.% и магний 0,03-0,10 мас.% - остальное железо.
Отношение содержания хрома к содержанию углерода должно составлять 2,1-2,8, а отношение суммы содержания хрома и марганца к сумме содержания кремния и алюминия составляет 1,4-2,3.
Углерод в указанных пределах обеспечивает получение аустенитохромистокарбидной эвтектики и карбидов типа Мe7С3, увеличивает количество карбидной фазы чугуна, что увеличивает твердость чугуна. Однако повышение содержания углерода в чугуне свыше 3,2% препятствует образованию аустенитохромистокарбидной эвтектики, возрастает вероятность образования крупных хрупких карбидов цементитного типа, что приводит к снижению пластичности, вязкости и к охрупчиванию. Хром при оптимальном сочетании его количества с содержанием углерода обеспечивает образование эвтектики пластинчатого строения, при наличии которой значительно повышается пластичность, вязкость и термостойкость. При этом карбидная фаза такого чугуна состоит из смеси кубического легированного цементита и хромистого карбида тригонального типа, что приводит к значительному повышению твердости, прочности, термостойкости и износостойкости. Экспериментальным путем было установлено, что для получения эвтектики чугуна пластинчатого строения с мелкими равномерно распределенными карбидами, увеличения количества эвтектики при наличии смеси цементита и хромистого карбида с целью повышения его твердости, прочности, износостойкости, пластичности, вязкости и термостойкости необходимо обеспечить оптимальное сочетание хрома и углерода в соответствии со следующим выражением:
2,1≤Cr/C≤2,8,
где Cr - содержание хрома, мас.%; C - содержание углерода, мас.%.
При снижении Cr/C менее 2,1 в структуре чугуна появляется эвтектика сотового строния с выделением цементита между ветвями дендритов, хромистый карбид отсутствует, уменьшается твердость, прочность, износостойкость, пластичность, вязкость и термостойкость, возрастает чувствительность к образованию трещин при отливке и ковке.
Повышение отношения Cr/C более 2,8 при соблюдении эвтектичности чугуна, равной единице (Sc= 1), является нецесообразным, так как может вызвать образование более сложных карбидов.
Марганец, кремний и алюминий являются активными раскислителями при выплавке чугуна, однако эти элементы совершенно по-разному влияют на его структуру и свойства. Марганец препятствует выделению графита и способствует образованию карбидов. Марганец повышает устойчивость переохлажденного аустенита, замедляет распад в перлитной области и способствует при охлаждении чугуна превращению в бейнитной области. Все это в совокупности повышает твердость, прочность, износостойкость и термостойкость чугуна.
Кремний при высоком содержании углерода измельчает эвтектику чугуна, однако он способствует выделению графита и уменьшает количество карбидной фазы. Наличие графита снижает твердость, прочность, износостойкость и термостойкость чугуна. Содержание кремния в пределах 2,0-2,8% способствует увеличению содержания хрома в карбидах, что стимулирует образование эвтектики на основе тригонального карбида вместо ледебурита. Кремний способствует графитизации и связанному с ней перераспределению концентрации хрома между карбидами цементитного и тригонального типа. Одновременно кремний значительно ускоряет распад аустенита при охлаждении в перлитной области и это приводит к снижению твердости матрицы чугуна. В целом это снижает прочность, износостойкость и термостойкость чугуна.
Влияние алюминия проявляется через графитизацию и приводит к увеличению концентрации хрома в карбидах и матрице из-за уменьшения количества карбидов в структуре чугуна.
Алюминий, введенный в чугун в оптимизированных соотношениях, препятствует диффузии углерода при кристаллизации чугуна, и это обеспечивает образование первичных карбидов в мелкой и равномерно распределенной форме. Алюминий способствует выделению вторичных карбидов в сфероидальной форме и увеличивает стабильность этих карбидов при последующем нагреве. Это в совокупности повышает твердость, износостойкость, вязкость, термостойкость и устойчивость чугуна против образования трещин при отливке и ковке.
При содержании алюминия менее 1,1% положительное влияние алюминия на структуру и свойства чугуна не проявляется вследствие его недостаточного количества. При содержании в чугуне алюминия более 1,5% возрастает степень эвтектичности и становится более единицы (Sc=1), что несмотря на повышенное содержание алюминия в чугунах не обеспечивает графитизации, равноценной эвтектическим чугунам. Это вызвано уменьшением эффективности действия алюминия на графитизацию, что объясняется фактом появления в структуре заэвтектических чугунов фазы FехАlС3, обогащенной алюминием.
Таким образом, влияние алюминия на увеличение концентрации хрома в карбидах и, следовательно, на изменение морфологии эвтектических карбидов связано со степенью развития графитизации, в этом случае уменьшается количество карбидов, а концентрация хрома в матрице увеличивается, что приводит к преимущественному образованию карбидов (Сr, Fе)7С3 вместо карбидов (Fе, Сr)3С.
Экспериментальным путем было определено, что для предотвращения образования графита и перлита в чугуне и получения структуры бейнита с целью повышения твердости, микротвердости эвтектики, износостойкости и термостойкости необходимо обеспечить оптимальное сочетание хрома, марганца, кремния и алюминия в соответствии со следующим выражением:
1,4≤Cr+Mn/Si+Al≤2,3.
При снижении Сr+Мn/Si+Аl менее 1,4 в структуре чугуна появляется эвтектика сотового строения с выделением цементита, хромистый карбид отсутствует, уменьшается твердость, прочность, износостойкость, пластичность, вязкость и термостойкость, возрастает чувствительность к образованию трещин при отливке.
Повышение выражения Сr+Мn/Si+Аl более 2,3 приводит к тому же, что и при снижении этого соотношения 1,4.
Наличие в составе чугуна никеля способствует превращению аустенита в мартенсит и, следовательно, снижению его содержания ниже нижнего предела, равного 2,0 мас.%, приводит к появлению в структуре чугуна продуктов высокотемпературного распада аустенита и затрудняет графитизацию углерода. При содержании никеля выше верхнего предела, который равен 3,0 мас.%, увеличивается устойчивость аустенита, благодаря чему металлическая основа чугуна может стать полностью аустенитной. В этом случае для получения мартенситной структуры чугун необходимо подвергать высокотемпературной термообработке, что является дополнительной операцией, увеличивающей технологический процесс.
С целью получения графита шаровидной формы, состав чугуна должен иметь магний и церий, сумма которых должна находиться, как было нами установлено, в следующих пределах от 0,035 до 0,15 мас.%.
Суммарное содержание магния и церия в чугуне менее нижнего предела, равного 0,035 мас.%, приводит к появлению в структуре чугуна не только графита шаровидной формы, но и графита вермикулярной и пластинчатой формы, что резко снижает прочностные свойства материала. Избыток суммы содержания магния и церия приводит к перемодифицированию чугуна, в результате чего получается тот же отрицательный эффект, что и при недостаточном содержании их в чугуне, поэтому содержание магния и церия не должно превышать суммы их верхнего предела, который равен 0,15 мас.%.
Молибден, вводимый в указанных пределах, почти не изменяет соотношения структурных составляющих, способствует получению плотной мелкозернистой структуры по всему сечению валка. При этом отмечается повышение износостойкости и термостойкости валка, прочности и долговечности валка в целом. Молибден, растворясь в форме перлита и упрочнив его, повышает прочность матрицы, а следовательно, и общую прочность валка.
Содержание молибдена менее 0,2% не обеспечивает получения мелкозернистой структуры, что снижает прочностные свойства валка.
При содержании молибдена свыше 0,4% он выступает как карбидообразующий, образующий собственный карбид, что может привести к повышенной хрупкости валка.
Ввод ванадия в количестве 0,05-0,30% измельчает первичную структуру по всему сечению валка, очищает структуру валка от мелких включений графита и повышает его износостойкость. Кроме того, ванадий способствует получению инверсионной структуры валка, т.е. наиболее твердые структурные составляющие залегают в виде изолированных друг от друга включений, а наиболее вязкие образовывали сплошную матрицу, что в наилучшей степени обеспечивает не только высокую износостойкость, но и прочность, вязкость, стойкость в условиях теплосмен.
При содержании ванадия менее 0,05% выпадает эвтектический цементит, и принцип Шарпи нарушается.
Содержание ванадия свыше 0,30% нецелесообразно, так как приводит к появлению более сложных карбидов, вызывающих повышенную хрупкость чугуна.
Чугун указанного состава повышает эксплуатационную стойкость рабочих валков за счет исключения образования крупных хрупких выделений ледебурита и образования большого количества эвтектики и хромистых карбидов тригонального типа в мелкой и равномерно распределенной форме, исключает образование пластинчатой формы графита, повышает твердость, износостойкость, вязкость, термостойкость и технологичность валков.

Claims (1)

  1. Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, хром, никель, алюминий, церий, ванадий, железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит молибден и магний при следующем соотношении компонентов, мас.%:
    Углерод - 2,5-3,2
    Кремний - 2,0-2,8
    Марганец - 0,5-1,0
    Фосфор - 0,1-0,2
    Сера - 0,01-0,03
    Хром - 5,5-8,0
    Никель - 2,0-3,0
    Алюминий - 1,1-1,5
    Молибден - 0,2-0,4
    Церий - 0,005-0,05
    Ванадий - 0,05-0,30
    Магний - 0,03-0,10
    Железо - Остальное
    отношение содержания хрома к содержанию углерода должно составлять 2,1-2,8, а отношение суммы содержания хрома и марганца к сумме содержания кремния и алюминия должно быть в пределах 1,4-2,3.
RU2001131698A 2001-11-23 2001-11-23 Чугун RU2201992C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001131698A RU2201992C1 (ru) 2001-11-23 2001-11-23 Чугун

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2001131698A RU2201992C1 (ru) 2001-11-23 2001-11-23 Чугун

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2201992C1 true RU2201992C1 (ru) 2003-04-10

Family

ID=20254443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2001131698A RU2201992C1 (ru) 2001-11-23 2001-11-23 Чугун

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2201992C1 (ru)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104109796A (zh) * 2014-07-15 2014-10-22 宁国东方碾磨材料股份有限公司 一种低微锰铸造磨球
RU2571016C1 (ru) * 2014-09-29 2015-12-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун
RU2624543C1 (ru) * 2016-10-10 2017-07-04 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун
RU2625191C1 (ru) * 2016-10-10 2017-07-12 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104109796A (zh) * 2014-07-15 2014-10-22 宁国东方碾磨材料股份有限公司 一种低微锰铸造磨球
CN104109796B (zh) * 2014-07-15 2016-06-08 宁国东方碾磨材料股份有限公司 一种低微锰铸造磨球
RU2571016C1 (ru) * 2014-09-29 2015-12-20 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун
RU2624543C1 (ru) * 2016-10-10 2017-07-04 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун
RU2625191C1 (ru) * 2016-10-10 2017-07-12 Юлия Алексеевна Щепочкина Чугун

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Trudel et al. Effect of composition and heat treatment parameters on the characteristics of austempered ductile irons
CN102383066B (zh) 一种耐磨铸钢及其制备方法
US20040071584A1 (en) Spheroidal cast iron particularly for piston rings and method for obtaining a spheroidal cast iron
Inthidech et al. Effect of alloying elements on heat treatment behavior of hypoeutectic high chromium cast iron
US3549430A (en) Bainitic ductile iron having high strength and toughness
JP7369513B2 (ja) 球状黒鉛鋳鉄合金
US6258180B1 (en) Wear resistant ductile iron
Erfanian-Naziftoosi et al. The effect of isothermal heat treatment time on the microstructure and properties of 2.11% Al austempered ductile iron
RU2201992C1 (ru) Чугун
Bedolla-Jacuinde Niobium in cast irons
Myszka Cast iron–based alloys
EP0272788B1 (en) A method of making wear resistant gray cast iron
Mrzygłód et al. Effect of heat treatment parameters on the formation of ADI microstructure with additions of Ni, Cu, Mo
JPH0238645B2 (ja) Kokyodokyujokokuenchutetsunoseizohoho
JPS616249A (ja) 被削性の優れた高強度球状黒鉛鋳鉄
JPH0230731A (ja) 伸びの優れた高力ダクタイル鋳鉄材とその製造方法
JP4954507B2 (ja) 耐火性に優れたh形鋼およびその製造方法
Sarkar et al. Effect of the Time and Temperature of Isothermal Quenching on Microstructure and Mechanical Properties of Bainitic Gray Cast Iron
Golosienko et al. The Effect of Microalloying on Mechanical Properties of Low-Carbon Chromium–Nickel–Molybdenum Steel
SU956600A1 (ru) Сталь
SU926058A1 (ru) Высокопрочный чугун
US3432290A (en) Ferrous material
JPH09157740A (ja) 高硬度・高熱膨張率鋼材の製造方法
JP2986236B2 (ja) 強靱な内層を備えた複合ロール
SU956597A1 (ru) Сталь