Чугун
Иллюстрации
Реферат
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
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
Ц
РЕСПУБЛИН аа «11 ц С 22 С 37/00
ГОСУДАЯСТВЕННЫй НОМИТЕТ CCCP
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3586918/22-02 (22) 29 ° 04.83 (46) 15.09.84. Бюл. В 34 (72) E В. Колотило, Л.Х. Иванова, Ж.И. Безбах, И.И. Ануфриев, Ю.К. Бунина, А.В, Пищида и В,А. Остапенко (71) Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени металлургический институт им. Л.И. Брежнева (53) 669. 15-196(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
В 214556, кл., С 22 С 37/00, 1968.
2. Зеликман А.Н. Металлургия редкоземельных металлов, тория и урана. M., 1961, с. 40-42.
3. Авторское свидетельство СССР
В 377394, кл. С 22 С 37/00, 1971.
4. Авторское свидетельство СССР
523956, кл. С 22 С 37/00,1974. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износои термостойкости и прочности, он дополнительно содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, мас.7:
Углерод
Кремний
Марганец
Церий
Иттрий
Гадолиний
Железо
1113422
Изобретение относится к металлургии, конкретнее к изысканию термоиэносостойких и высокопрочных белых чугунов.
Известен чугун (11 следующего химического состава, мас.7:
Углерод 2,80-3,30
Кремний 0,35-0,70
Марганец 0 50-0,80
Редкоземельные металлы
Магний
Железо
0,08-0, 12
0,05-0,015
Остальное
2,80-3,30
0,50-1,20
0,50-0,80
0,04-0,08
0,02-0,07
Остальное
Чугун в качестве примесей содер жит фосфор до 0,26 мас.Е и серу до 0,02 мас.X.
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 скис- 25 лению и прочности чугунов применяют присадки металла (2 .
Известно, что для получения перлитной структуры с мелкопластинчатым графитом без структурно свобод- 30 ного цементита и отбела применяют гадолиний f3) .
В указанных Работах (2) н (3) тадолиний применяется для получения перлитной матрицы, измельчения гра- 35 фитных включений, устранения структурно свободного цементита, улучшения свойств серых чугунов. Однако рабочий слой прокатных валков изготавливают из белых безграфитных чу- 40 гунов. Повышение износо- и термостойкости таких чугунов достигается высоким легированием хромом, никелем, молибденом, ванадием, вольфрамом и другими элементами. 45
Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун (4f следующего химического состава, мас.7: 50
Углерод
Кремний
Марганец
Церий
Иттрий 55
Железо
Недостатком известного чугуна является низкая изиосо- и термостойкость и прочность.
Цель изобретения — повышение износо- и термостойкости и прочности чугуна.
Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий и железо, дополнительно содержит гадолиний при следукнцем соотношении компонентов, мас.7.:
Углерод 2,8-3,4
Кремний 0,8-1,8
Марганец 0 5-0,8
Церий 0,04-0,06
Иттрий 0,02-0,05
Гадолиний 0,04-0,20
Железо Остальное
Пример.. Чугун базового состава выплавляют в индукционной печи
ЛПЗ-67М с кислой футеровкой и разливают в кварцевые трубы диаметром
25 мм. Дальнейшие переплав и модифицирование проводят в кварцевых пробирках в силитовой печи. Модифицирующие элементы (церий, иттрий и гадолиний) вводят в кварцевые пробирки методом принудительного погружения в виде гадолиния металлического, церий-иттриевой и гадолиновой лигатур следующих составов, мас.X:
1. Гадолиний 98,0
2. Церий 26,0
Иттрий 18,0
Кальций 0,4
Кремний 36 0
Железо Остальное
3. Гадолиний 32,0
Алюминий 1,5
Кремний 36,0
Железо Остальное
Модифицирование чугуна осуществляют при 15004 50С и при достижении
1330-1340 С заливают в кокильную
0 форму. Образцы имеют диаметр 25 мм и высоту 150 мм. Из этих отливок вырезают образцы для химического анализа, металлографических исследований, определения предела прочности при изгибе и износостойкости.
Испытания предела прочности при изгибе проводят по стандартной методике.
Химический состав и результаTbl испытаний приведены в таблице.
1113422
Химический состав, Х
Термостойкость
/eM2
Предел проч ности, ь„, МПа энос, г
Плав- Тип чугуна
ГЙ
Мп
Се ка
1 ИевеетвьФ (4) 2,2 1,08 0,84 0,04 0,03
525 0,052 10,50
530 0,049 9,51
2 -"- 3,2 1, 11 0,54 0,08 0,07
3 Предлагаемый
2,8 1,80 0,80 0,06 0,05 0,20 685 0,036
6,51
3,4 1,80 0,80 0,04 0,02 0,20 680 0,036 6,75
2,8 0,80 0 8 80 0,06 0,02 0,04 . 625 0,040 6,80
3,4 0,80 0,80 0,04 0,05 0,04 620 0,040 7,05
7,15
2,8 1,80 0,50 0,04 0,05 0,04 640 0,039
3 4 1 80 . 0 50 0,06 0,02 0,04 610 0,038
6,92
2,8 0,80 0850 0,04 0,02 0,20 690 0,035 6,54
3,4 0,80 0,50 0,06 0,05 0,20 695 0,032 6,52!
7,84
570 0,041
3,1 1,30 0,60 0 05 0,03 0,04 615 0,040
7,12
3 1 f 30 0,60 0 05 0,03 0,12 680 О,037
6,95
3, 1 1,30 0,60 0,05 0,03 0,20 695 0,035 6,90
7,01
3,1 1,30 0,60 0,05 0,03 0,25 640 0,039
При установлении необходимых соотношений компонентов учитывают 45 следукицее.
Углерод по мере возрастания его концентрации свыше 3,4% увеличивает в структуре количество карбидной фазы, что приводит к снижению термо- 5О стойкости. При содержании углерода менее 2,80Х возрастает содержание в структуре пластичной высокожелезистой фазы, при этом снижается износостойкость чугуна и ухудшаются литейные свойства.
Кремний в укаэанных пределах предназначен для обеспечения необходимой
1 степени графитизации чугуна. Увеличение содержания его выше 1,8Х вызывает образование графита, что приводит к снижению износостойкости.
При содержаниях менее 0,8Х резко ухудшаются литейные свойства чугуна.
Марганец в пределах 0,5-0,8Х; способствует обессериванию и раскислению чугуна, позволяет регулировать структуру металлической матрицы. При увеличении содержания его выше 0,8Х
:укрупняется зерно, появляется транс1 кристалличность в макроструктуре чугуна, увеличивается количество цементита. При уменьшении содержания мар1113422
Составитель Г. Дуднк
Редактор М. Веселова Техред М.Тепер
Корректор А. Обручар
Заказ 653?/2! Тираж 602
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "1!атент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 ганца менее 0,5Х снижаются физикомеханические и специальные свойства.
Церий и иттрий в указанных.пределах способствует повышению дисперсности матрицы, уменьшению условного 5 размера карбидов, что влечет за собой повышение износостойкости. При увеличении содержания церия и иттрия выше верхних пределов происходит выделение большого количества неметаллнческих включений, снижающих специальные свойства чугунов. При содержаниях же ниже нижних пределов церий и иттрий,расходуются только на рафинирование расплава.
Гадолиний является одним из самых сильных элементов-модификаторов. Модифицирование гадолинием в указанных пределах приводит к полно,му подавлению кристаллизации ладебури-2О га, повышению дисперсности продуктов распада аустенита, увеличению микротвердости матрицы и карбидной фазы.
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
8-327.
Использование для отливки прокатных валиков из чугуна по изобретению повышает их стойкость на 20-30%, при этом экономическая эффективность составит 329868 руб.