SU1036785A1

SU1036785A1 - Cast iron

Info

Publication number: SU1036785A1
Application number: SU823435335A
Authority: SU
Inventors: Елена Николаевна Вишнякова; Сергей Илларионович Рудюк; Анатолий Александрович Маслов; Виктор Федорович Пашинский
Original assignee: Украинский Ордена Трудового Красного Знамени Научно-Исследовательский Институт Металлов
Priority date: 1982-05-07
Filing date: 1982-05-07
Publication date: 1983-08-23

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан и железо , отличающий с тем, что, с целью повышени механических свойств, износостойкости и трещинастойкости при литье и термообработке, он дополнительно содержит моли.бден, медь и ванадий при следук цем соотношении компонентов, вес.%: Углерод2,9-3,1 Кремний0,6-0,8 Марганец1,5-1,7 Хром19,0-21,0 Титан0,3-0,5 Моли бден 0,3-0,5 Медь 2,0-2,2 Ванадий0,3-0,5 ЖелезоОстальное (Л сCAST IRON containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium and iron, characterized in that, in order to improve the mechanical properties, wear resistance and crack resistance during casting and heat treatment, it additionally contains moly.Bden, copper and vanadium with a subsequent ratio of components , wt.%: Carbon2.9-3.1 Silicon0.6-0.8 Manganese1.5-1.7 Chromium19.0-21.0 Titanium0.3-0.5 Moli bden 0.3-0.5 Copper 2.0-2.2 Vanadium0.3-0.5 IronOstal (L s

Description

соwith

а but

0000

елate

Изобретение относитс к металлургии , в частности к изысканию составов чугуна, облёщающего высокими механическими свойствами, износостойкостью и трещиностойкостью. при литье и термообработке.5The invention relates to metallurgy, in particular to the search for compositions of cast iron, surrounded by high mechanical properties, wear resistance and crack resistance. during casting and heat treatment.5

Известен чугун 11 следующего состава, вес.%:Known cast iron 11 of the following composition, wt.%:

Углерод1,9-2,4Carbon 1.9-2.4

Кремний0,3-1,0Silicon0,3-1,0

Марганец0,6-0,9 QManganese 0.6-0.9 Q

Хром20,0-25,0Chrom20.0-25.0

Титан0,01-0,3Titan0,01-0,3

Кальций 0,005-0,08 Магний0,005-0,05Calcium 0,005-0,08 Magnesium 0,005-0,05

Редкозе- 5Rare Earth- 5

мельныеmilling

металлы 0,001-0,08 Бор0,0005-0,005metals 0,001-0,08 bor0,0005-0,005

Железо Остальное Недостатком известного хромистого сплава вл ютс относительно низка 20 изностостойкость, долговечность и .качество изготовленных из него отли вок , что св зано с крупнокристаллической структурой, остроугольной формой и неблагопри тным характером 25 распределени в сплаве неметаллических включений. Крме того, следует отметить нетехнологичность сплава , так как он содержит сотые и тыс чные доли процента большого числа ЗО элементов, ввод которых в указанных количествах в процессе выплавки вызовет затруднени в производственных услови х.Iron Else The disadvantage of the known chromium alloy is the relatively low wear resistance, durability and quality of the cast made from it, which is associated with a coarse-grained structure, an acute-angled form and an unfavorable nature 25 in the alloy of non-metallic inclusions. In addition, the low-tech alloy should be noted, since it contains hundredths and thousandths of a percent of a large number of mineral elements, which can be difficult to enter in specified quantities during smelting under production conditions.

Наиболее близким к предлагаемому j по технической сущности и достигаемому результату вл етс чугун С21 следующего химического состава, вес.%:The closest to the proposed j to the technical essence and the achieved result is cast iron C21 of the following chemical composition, wt.%:

Углерод2,9-3,2Carbon 2.9-3.2

Хром20,0-22,0 WChrom20.0-22.0 W

Кремний0,6-1,0Silicon0,6-1,0

Марганец 0,4-0,8 Никель1,2-3,2Manganese 0.4-0.8 Nickel1.2-3.2

Титан0,2-0,4Titan0,2-0,4

ЖелезоОстельное 45IronGood 45

Однако известного чугуна состав характеризуетс недостаточно высоким уровнем прочностных и эксплуатационных свойств, и также низкой тревдиностойкостью при литье и термо- 50 обработке, что св зано с нёшичием есьма хрупких карбидов. Целью изобретени вл етс повыение прочностных свойств, иэносостойкости , твердости, трещиностойкоо-се ти при литье и термообработке высокохромистого чугуна дл валков холод- ной прокатки.However, the known cast iron composition is characterized by an insufficiently high level of strength and performance properties, and also a low resistance to resistance during casting and heat treatment, which is associated with a lack of brittle carbides. The aim of the invention is to increase the strength, resistance and hardness, cracking resistance of the network during casting and heat treatment of high-chromium iron for cold rolling rolls.

Эта цель достигаетс тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан и железо, до- оО полнительно содержит молибден, медь и ванадий при следуквдем соотношении кошюнентов, вес.%:This goal is achieved by the fact that cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium, and iron additionally contains molybdenum, copper, and vanadium, following the ratio of calyunts, wt.%:

Углерод2,9-3,1Carbon 2.9-3.1

}фемний0,6-0,8 65} femny0,6-0,8 65

1,5-1,71.5-1.7

МарганецManganese

19,0-21,019.0-21.0

ХромChromium

0,3-0,50.3-0.5

ТитанTitanium

МолибденMolybdenum

0,3-0,50.3-0.5

2,0-2,22.0-2.2

МедьCopper

0,3-0,50.3-0.5

ВанадийVanadium

ОстальноеRest

Железе,Iron

Д&полнительно введенные в чугун молибден, мёдь и ванадий позвол ют значительно улучшить Комплекс проч-. ностных и эксплуатационных свойств материала, повысить его трещиностойкость при литье и термообработке .The molybdenum, honey and vanadium introduced into the cast iron significantly improve the Complex by pro-. properties of the material, increase its crack resistance during casting and heat treatment.

Повышенна износостойкость предлагаемого чугуна достигаетс за счет получени структуры, состо щей из дисперсных карбидов типа Me-, С, и мартенситной матрицы.The increased wear resistance of the proposed iron is achieved by producing a structure consisting of dispersed carbides of the type of Me-, C, and a martensitic matrix.

Введение молибдена в чугун в количестве 0,3-0,5% повышает износостойкость сплава за счет того, что молибден, раствор сь в хромистых карбидах, способствует увеличению твердости этих карбидов. Кроме того добавки молибдена измельчают зерно. Введение молибдена в количестве до 0,3% существенно не вли ет на износостойкость чугуна, а свыше 0,5% приводит к образованию стабильного аустенита вместо требуемого дл износостойкости метастабильного аустенита , вследствие чего износостойкость снижаетс .The introduction of molybdenum into iron in an amount of 0.3-0.5% increases the wear resistance of the alloy due to the fact that molybdenum, dissolved in chromium carbides, contributes to an increase in the hardness of these carbides. In addition, molybdenum additives milled grain. The introduction of molybdenum in an amount of up to 0.3% does not significantly affect the wear resistance of cast iron, and over 0.5% leads to the formation of stable austenite instead of the metastable austenite required for wear resistance, as a result of which wear resistance is reduced.

Совместное введение титана и ванади в Чугун, которые вл ютс регул торами роста аустенитного зерна, .преп тствуют протеканию процессов собирательной рекристаллизации и обеспечивают получение мелкодисперс|ной структуры, что вл етс резервом повышени износостойкости и долговечности прокатных валков. Следует отметить , что совместное их вли ние более эффективно, чем введение одного из них. Введение их в количестве до 0,3% не оказывает существенного вли ни на износостойкость сплава, а свыше 0,5% приводит к укреплению неметаллических включений, к получению их остроугольной формы и небла гопри тному характеру распределени .The combined introduction of titanium and vanadium into cast iron, which are the growth regulators of austenitic grain, prevent the processes of collective recrystallization and provide a finely dispersed structure, which is a reserve for increasing the wear resistance and durability of the mill rolls. It should be noted that their joint influence is more effective than the introduction of one of them. Introducing them in amounts up to 0.3% does not have a significant effect on the wear resistance of the alloy, and over 0.5% leads to the strengthening of non-metallic inclusions, to obtaining their acute-angular shape and the unfavorable nature of the distribution.

Введение меди в высокохромистый чугун в количестве 2,0-2,2% необходимо , прежде всего, дл улучшени обрабатываемости . Кроме того, медь способствует повышению и износостойкости . Все это св зано с тем, что медь существенно вли ет на процессы формировани первичной структуры, измен строение и состав отдельных составл ющих в направлении, перспективном дл улучшени технологических свойств отливок, в частности увеличени прот женности межфазовых границ кристёшлов избыточного аустенита и ледебурита, измельчени строе .ни продуктов эвтектического и эвтек тоидного превращени . Увеличение твердости структурных составл ющих при легировании медью весьма полезно дп прокатных валков, работающих в услови х интенсивного истирани . Предлагаемый чугун, благодар содержанию, углерода эвтeJKTИчecкoгo состава и хрома в пределах 19-21%« характеризуетс гетерогенной мелкозернистой структурой, в которой присутствуют , в основном Сг2э С , Сг-7 Cj, С 3, а карбиды практически отсутствуют, в результате чего значительно повыша етс износостойкость . При содержании хрома ниже 19% уменьшаетс стойкость материала ti3-3a образовани карбидов цементитного типа с более низкой из носостойкостью. При увеличении содер жани хрома CBfcZue 21% уменьшаетс долговечность сплава за счет по влени в структуре крупных первичных карбидов. Повышение стойкости чугуна обеспечиваетс при содержании углерода, близком к эвтектическому. При увеличении содержани углерода свыше 3,1%, cyutecTBeHHO снижаетс ударна в зкость, а следовательно, уменьшаетс стойкость чугуна. При содержании углерода менее 2,9% изно состойкость понижаетс из-за уменьшени количества упрочн ющей фазы. Кремний и марганец введены в чугун дл увеличени его трещиноустой вости, повышение их количества приводит к о.хрупчиванию, сплава, а еле- довательно, и к снижению его износостойкости . Дл определени механических и эксплуатационных свойств предлагаемого чугуна отлиты шесть сплавов с граничными и оптимсшьными соотношени ми всех ингредиентов. Дл обеспе |чени сопоставительного анализа отолиты три сплава с граничными и опти |мапьными соотношени ми ингредиентов по известному способу. Результаты сведены в табл. 1. Каждый сплав приготовлен путем выплавки в 200 индукционной печи. В качестве шихтовых материалов исполь зуют: стальной лом, Ре5Г (75%;, Ре МО {60%j, медь гидролизную, fe Сг (72%), Fe Tf (33%), Fe. Мп(45% . FeV (46% ). Присгадки титана произво д т непосредственно в ковш. Результаты испытаний механических свойств, износостойкости, твердости , трегциностойкости при литье термообработке чугуна приведены в табл. 2. .Износостойкость чугуна определ ют на установке, обеспечивающей удельное давление - 50 кг/мм, проскальзывание . - 0,27 м/с, охлаждение дисков производ т эмульсией, врем спытани 2,5 ч. Относительный износ рассчитывают как отношение из разности конечного и начального веса дисков к начальному весу дисков. Проведены исследовани по вли нию легирующих элементов на трещиностойкость сплавов. Пробы отливают в виде квгдлратной решетки и оценивают размер трещин в местах перехода. Как показали данные проведенных испытаний, образцы, подвергнутые отжигу с последующей закалкой на воздухе и отпуском дл сн ти напр жений имеют; ё 600-620 МПа, (5 11201140 МПа, HRC 63-65, относительна потер веса при испытании на износо-О ,0015-0,0020%, трещииостойкость при литье и термообработке возврос;тает в 3 раза. . ; Таким образом, предлагаемое изобретение по сравнению с известным обеспечит повышение износостойкости в 3,5 раза, прочности на разрыв в 1,4 раза, прочности при изгибе в 1,4 раза,, твердости - в 1,4 раза. Кроме того, предлагаемое изобретение обладает следующими преимущёствафш: име более к сокий уровень свойств чугуна, прокатные валки обеспечивают более высокую производи%ель ность прокатных станов, сократитс расход металла при производстве металлопроката , сократитс объем работ, св занный с заменой изношенных вгшко новыми.. Ожидаемый годовой эконшшческий эффект от максимального объема использовани изобретени iK отрасли составит 2,202 тыс. руб. за счет снижени расхода вгшков,повЕ иени ритмичности работы и производительности прокатных станов, выхода годного металла более высоких сортов, сокращени расхода металла и трудоемкости подготовки валков00The introduction of copper in high-chromium iron in an amount of 2.0-2.2% is necessary, first of all, to improve workability. In addition, copper contributes to increased durability. All this is due to the fact that copper significantly influences the formation of the primary structure, changes in the structure and composition of individual components in a direction promising to improve the technological properties of castings, in particular, increasing the length of the interstitial boundaries of the cristoids of excess austenite and ledeburite, grinding the structure The products of the eutectic and eutectoid transformation. An increase in the hardness of the structural components during copper doping is very useful in dp rolls operating under conditions of intense abrasion. The proposed cast iron, due to its carbon content of euteJKTIC of its composition and chromium in the range of 19-21%, is characterized by a heterogeneous fine-grained structure in which there are mainly Cr 2e C, Cr-7 Cj, C 3, and carbides are almost absent, resulting in a significantly higher wear resistance. When the chromium content is below 19%, the resistance of the material ti3-3a to the formation of cementite type carbides with a lower resistance to wear is reduced. With an increase in CBfcZue chromium content of 21%, the durability of the alloy is reduced due to the appearance of large primary carbides in the structure. Increased durability of cast iron is provided with a carbon content close to eutectic. With an increase in carbon content of over 3.1%, cyutecTBeHHO decreases the impact strength and, therefore, decreases the durability of the cast iron. When the carbon content is less than 2.9%, the wear resistance decreases due to a decrease in the amount of the hardening phase. Silicon and manganese are introduced into the cast iron to increase its fracture strength, an increase in their amount leads to an embrittlement of the alloy, and, consequently, to a decrease in its wear resistance. To determine the mechanical and operational properties of the proposed cast iron, six alloys were cast with boundary and optimum ratios of all ingredients. In order to provide a comparative analysis, otoliths of three alloys with boundary and optical ratios of ingredients by a known method. The results are summarized in table. 1. Each alloy is prepared by smelting in a 200 induction furnace. The following materials are used as charge materials: steel scrap, Re5G (75% ;, Re MO {60% j, copper hydrolysis, fe Cr (72%), Fe Tf (33%), Fe. Mn (45%. FeV (46 %) Titanium adhesions are made directly into the bucket. The test results of the mechanical properties, wear resistance, hardness, and resistance to resistance during casting to heat treatment of the cast iron are given in Table 2. The wear resistance of the cast iron is determined on a unit providing a specific pressure of 50 kg / mm, slippage - 0.27 m / s, the cooling of the discs is carried out by emulsion, the test time is 2.5 hours. The relative wear is calculated as From the difference between the final and initial weight of the disks to the initial weight of the disks. Studies on the effect of alloying elements on the crack resistance of the alloys were carried out. Samples were cast as a grid lattice and the size of the cracks in the transition points was estimated. quenched in air and tempering for stress relief; have 600-620 MPa, (5 11201140 MPa, HRC 63-65, relative weight loss when tested for wear-O, 0015-0.0020%, cracking resistance during casting and heat treatment return; t is 3 times. . ; Thus, the invention in comparison with the known will provide an increase in wear resistance by 3.5 times, tensile strength by 1.4 times, bending strength by 1.4 times, hardness - by 1.4 times. In addition, the present invention has the following advantages: having a more high level of cast iron properties, the rolling rolls provide higher productivity of rolling mills, the metal consumption in the production of metal rolling will be reduced, the amount of work associated with replacing worn out new ones will be reduced .. Expected The annual economic effect of the maximum use of the invention of the iK industry will be 2 202 thousand rubles. by reducing the consumption of inlets, increasing the rhythm of work and productivity of rolling mills, the yield of higher grade metal, reducing the consumption of metal and the complexity of preparing rolls00

о about

о мabout m

гмum

t4 est4 es

о гabout g

с tNwith tN

0000

о оoh oh

г00g00

о мabout m

о «лabout "l

иand

н иn and

0000

ёyo

(| s(| s

,Таблица 2,Table 2

Claims

CAST IRON containing carbon, silicon, manganese, chromium, titanium and iron, characterized in that, in order to increase the mechanical properties, wear resistance and crack resistance during casting and heat treatment, it additionally contains molybdenum, copper and vanadium in the following ratio of components , weight.%:

Carbon 2.9-3.1 Silicon 0.6-0.8 Manganese 1.5-1.7 Chromium 19.0-21.0 Titanium 0.3-0.5 Molybdenum 0.3-0.5 Copper 2.0-2.2 Vanadium 0.3-0.5

Iron Else _L w m

00 cl