RU2098507C1

RU2098507C1 - Cast iron

Info

Publication number: RU2098507C1
Application number: RU95122532A
Authority: RU
Inventors: В.В. Ветер; А.Д. Белянский; А.Ф. Пименов; А.И. Трайно; А.А. Кугушин; И.С. Сарычев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственное предприятие "Валок"; Ветер Владимир Владимирович
Priority date: 1995-12-26
Filing date: 1995-12-26
Publication date: 1997-12-10

Abstract

FIELD: alloy cast irons used in manufacture of welding electrodes for electric arc welding and facing of cast iron articles. SUBSTANCE: cast iron contains, mas.%: carbon, 2.7-3.2; silicon, 1.0-2.0; nickel, 0.5-1.0; sulfur, 0.01-0.02; cerium, 0.1-0.7; niobium, 0.03-0.09; magnesium, 0.01-0.08; aluminum, 0.008-0.02; calcium, 0.001-0.005; iron, the balance. EFFECT: higher ductility ensuring manufacture of welding wire. 2 tbl

Description

Изобретение относится к углеродсодержащим сплавам железа, в частности, к легированным чугунам, которые могут быть использованы при изготовлении сварочных электродов для электродуговой сварки и наплавки чугунных изделий. The invention relates to carbon-containing iron alloys, in particular to alloyed cast irons, which can be used in the manufacture of welding electrodes for electric arc welding and surfacing of cast iron products.

Чугун является конструктивным материалом, поэтому ремонт или восстановление чугунных изделий, особенно чугунных прокатных валков методом электродуговой наплавки, весьма актуальная задача. Решение этой задачи существенно затруднено из-за низких пластических свойств известных чугунов, что делает невозможным или очень дорогим процесс изготовления чугунных сварочных электродов. Cast iron is a structural material, therefore, repair or restoration of cast iron products, especially cast iron rolls by the method of electric arc welding, is a very urgent task. The solution to this problem is significantly complicated due to the low plastic properties of the known cast irons, which makes the manufacturing of cast iron welding electrodes impossible or very expensive.

Известен чугун (патент ФРГ N 1213621, кл. C 22 C 37/04, публ. 1963), содержащий мас. Known cast iron (patent Germany N 1213621, class C 22 C 37/04, publ. 1963) containing wt.

Углерод 3,25-3,75
Кремний 2,0-2,6
Марганец 0,2-0,6
Никель 0,5-1,5
Медь 0,1-0,5
Примеси серы До 0,02%
Примеси фосфора До 0,16%
Железо Остальное.Carbon 3.25-3.75
Silicon 2.0-2.6
Manganese 0.2-0.6
Nickel 0.5-1.5
Copper 0.1-0.5
Sulfur impurities Up to 0.02%
Impurities of phosphorus Up to 0.16%
Iron The rest.

Этот чугун имеет низкие пластические свойства, что делает невозможным изготовление из него электродной проволоки диаметром 2-6 мм. This cast iron has low plastic properties, which makes it impossible to manufacture from it an electrode wire with a diameter of 2-6 mm.

Известен ковкий перлитный чугун (а.с. СССР N 1137110, кл. C 22 C 37/10, публ. 1985), который имеет состав, мас. Known malleable perlite cast iron (as USSR USSR N 1137110, class C 22 C 37/10, publ. 1985), which has a composition, wt.

Углерод 2,4-3,2
Кремний 1,0-1,75
Марганец 1,3-2,0
Медь 0,7-1,3
Никель 0,3-1,0
Сера 0,08-0,18
Фосфор До 0,12
Железо Остальное.Carbon 2.4-3.2
Silicon 1.0-1.75
Manganese 1.3-2.0
Copper 0.7-1.3
Nickel 0.3-1.0
Sulfur 0.08-0.18
Phosphorus To 0.12
Iron The rest.

Этот чугун также имеет низкие пластические свойства, что не позволяет изготовить из него электродную проволоку. This cast iron also has low plastic properties, which makes it impossible to make electrode wire from it.

Наиболее близким по своему химическому составу к заявляемому является чугун, описанный в а.с. СССР N 1705593, кл. 5 C 22 C 37/10, публ. в 1992 г. и выбранный в качестве прототипа. The closest in its chemical composition to the claimed is cast iron, described in A.S. USSR N 1705593, class 5 C 22 C 37/10, publ. in 1992 and selected as a prototype.

Этот чугун содержит, мас. This cast iron contains, by weight.

Углерод 2,8-3,2
Кремний 1,5-1,9
Никель 0,5-0,9
Сера 0,01-0,02
Фосфор 0,01-0,02
Церий 0,4-0,8
Ниобий 0,03-0,09
Магний 0,01-0,05
Железо Остальное.Carbon 2.8-3.2
Silicon 1.5-1.9
Nickel 0.5-0.9
Sulfur 0.01-0.02
Phosphorus 0.01-0.02
Cerium 0.4-0.8
Niobium 0.03-0.09
Magnesium 0.01-0.05
Iron The rest.

В сравнении с остальными чугун, защищенный а.с. СССР N 1705593, более пластичный, что позволяет его прокатывать в сравнительно тонкий лист, однако и он непригоден для изготовления электродной проволоки диаметром 2-6 мм, которая необходима для ремонта и восстановления чугунных изделий методом наплавки. Compared to the rest, cast iron, protected A. with. USSR N 1705593, more ductile, which allows it to be rolled into a relatively thin sheet, however, it is also unsuitable for the manufacture of electrode wire with a diameter of 2-6 mm, which is necessary for repair and restoration of cast iron products by welding.

Следует отметить, что чугунные электроды, полученные отливкой, непригодны для ремонта и восстановления чугунных изделий методом наплавки, так как при их использовании невозможно обеспечить устойчивое горение дуги. It should be noted that cast iron electrodes obtained by casting are unsuitable for repair and restoration of cast iron products by surfacing, since when using them it is impossible to ensure stable arc burning.

Цель изобретения повышение пластичности чугуна для обеспечения возможности получения сварной проволоки методом волочения. The purpose of the invention is to increase the ductility of cast iron to enable welded wire to be drawn by drawing.

Цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, никель, серу, церий, ниобий, магний и железо, дополнительно содержит алюминий и кальций при следующем соотношении компонентов, мас. The goal is achieved in that the cast iron containing carbon, silicon, nickel, sulfur, cerium, niobium, magnesium and iron, additionally contains aluminum and calcium in the following ratio, wt.

Углерод 2,7-3,2
Кремний 1,0-2,0
Никель 0,5-1,0
Сера 0,01-0,02
Церий 0,1-0,7
Ниобий 0,03-0,09
Магний 0,01-0,08
Алюминий 0,008-0,02
Кальций 0,001-0,005
Железо Остальное.Carbon 2.7-3.2
Silicon 1.0-2.0
Nickel 0.5-1.0
Sulfur 0.01-0.02
Cerium 0.1-0.7
Niobium 0.03-0.09
Magnesium 0.01-0.08
Aluminum 0.008-0.02
Calcium 0.001-0.005
Iron The rest.

Источники информации, в которых был бы описан чугун, имеющий состав, адекватный заявляемому, неизвестны, поэтому заявленное техническое решение соответствует критерию "новизна". The sources of information in which cast iron having a composition adequate to the claimed would be described are unknown, therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "novelty."

Неизвестен источник информации, в котором бы содержались сведения о возможности изготовления из чугуна электродной проволоки методом волочения, поэтому заявляемое техническое решение соответствует критерию "изобретательский уровень". The source of information is unknown, which would contain information about the possibility of making electrode wire from cast iron by drawing, therefore, the claimed technical solution meets the criterion of "inventive step".

На основании вышеизложенного заявляемый чугун может быть признан изобретением. Based on the foregoing, the inventive cast iron can be recognized as an invention.

Химический состав предлагаемого чугуна при предельных значениях содержания элементов приведен в табл.1. В табл.2 приведены свойства заявляемого чугуна и показатели качества наплавленного слоя при использовании чугунных электродов заявленного состава. The chemical composition of the proposed cast iron at the limiting values of the content of elements are given in table 1. Table 2 shows the properties of the inventive cast iron and the quality indicators of the deposited layer when using cast iron electrodes of the claimed composition.

Выбор ингредиентов и их содержания определены экспериментально по их влиянию на механические показатели чугуна и его свойства в качестве материала для наплавки чугунных изделий. The choice of ingredients and their contents are determined experimentally by their effect on the mechanical properties of cast iron and its properties as a material for surfacing cast iron products.

При содержании углерода более 3,2% появляется структурная неоднородность, проявляющаяся в выделениях перлита и крупных включениях графита, что ухудшает деформируемость. При содержании углерода менее 2,7% происходит резкое уменьшение количества центров кристаллизации и графитизации и снижается способность чугуна к пластической деформации. When the carbon content is more than 3.2%, structural heterogeneity appears, which is manifested in perlite precipitates and large graphite inclusions, which worsens the deformability. When the carbon content is less than 2.7%, there is a sharp decrease in the number of centers of crystallization and graphitization and the ability of cast iron to plastic deformation decreases.

При содержании кремния менее 1,0% резко снижается графитизация чугуна и ухудшается его пластичность. Повышение процентного содержания кремния увеличивает твердость сплава. При содержании кремния выше 2% увеличивается количество эвтектического чугуна, что приводит к охрупчиванию и резкому снижению пластичности. When the silicon content is less than 1.0%, graphitization of cast iron sharply decreases and its ductility deteriorates. Increasing the percentage of silicon increases the hardness of the alloy. When the silicon content is above 2%, the amount of eutectic iron increases, which leads to embrittlement and a sharp decrease in ductility.

При содержании никеля менее 0,5% структура чугуна нестабильна, что приводит к разрушению и разрывам заготовки при прокатке. Если никеля в чугуне более 1% то недопустимо снижается пластичность сплава. When the nickel content is less than 0.5%, the structure of cast iron is unstable, which leads to destruction and rupture of the workpiece during rolling. If nickel in cast iron is more than 1%, then the ductility of the alloy is unacceptably reduced.

Сера в чугуне образует с церием тугоплавкие сульфиды, являющиеся центрами кристаллизации и упрочняющие матрицу. При содержании серы менее 0,01% не проявляется упрочняющее влияние сульфидов железа и церия. При содержании серы более 0,02% ухудшаются пластические свойства сплава. Sulfur in cast iron forms refractory sulfides with cerium, which are crystallization centers and harden the matrix. When the sulfur content is less than 0.01%, the hardening effect of iron and cerium sulfides is not manifested. When the sulfur content is more than 0.02%, the plastic properties of the alloy deteriorate.

Магний и церий обеспечивают эффективное раскисление, формирование отдельных размеров частиц углерода. При содержании церия менее 0,1% и магния менее 0,01% не обеспечивается глобулярная форма графита в ферритной матрице. При содержании церия более 0,7% и магния более 0,08% в структуре чугуна образуются крупные неметаллические включения, которые располагаются по краям зерен, что приводит к потере пластичности и разрушениям при прокате. Magnesium and cerium provide effective deoxidation, the formation of individual sizes of carbon particles. When the cerium content is less than 0.1% and magnesium less than 0.01%, the globular form of graphite in the ferrite matrix is not ensured. When the cerium content is more than 0.7% and magnesium more than 0.08%, large non-metallic inclusions are formed in the cast iron structure, which are located at the edges of the grains, which leads to a loss of ductility and destruction during rolling.

Введение ниобия предотвращает рост сегрегаций по границам зерен, измельчает неметаллические включения. При содержании ниобия менее 0,03% влияние введения ниобия не сказывается. Если содержание ниобия более 0,09% чугун чрезмерно упрочнен карбидами ниобия и из него становится невозможным получить прокаткой профили тонких сечений. The introduction of niobium prevents the growth of segregation along the grain boundaries, crushes non-metallic inclusions. When the content of niobium is less than 0.03%, the effect of the introduction of niobium does not affect. If the niobium content is more than 0.09%, the cast iron is excessively hardened by niobium carbides and it becomes impossible to obtain thin sections from it by rolling.

Введение алюминия позволяет повысить пластичность чугуна. При содержании алюминия менее 0,08% пластичность чугуна недостаточна, чтобы обеспечить получение сварной проводки волочением. При содержании алюминия более 0,02% ухудшаются свойства чугуна как материала для наплавки. The introduction of aluminum improves the ductility of cast iron. When the aluminum content is less than 0.08%, the ductility of cast iron is insufficient to ensure that the welded wiring is drawn. When the aluminum content is more than 0.02%, the properties of cast iron as a material for surfacing deteriorate.

Введение кальция позволяет повысить пластичность чугуна и улучшает его свойства как наплавочного материала, так как наличие кальция обеспечивает равномерность горения электрической дуги и рафинирует наплавляемый слой, исключает образование в нем горячих и холодных трещин. При содержании кальция менее 0,001% пластичность чугуна недостаточна, чтобы изготавливать из него сварную проволоку волочением. При содержании кальция более 0,005% увеличивается количество неметаллических включений в чугуне и ухудшаются его механические показатели. The introduction of calcium allows to increase the ductility of cast iron and improves its properties as a surfacing material, since the presence of calcium ensures uniform combustion of the electric arc and refines the deposited layer, eliminates the formation of hot and cold cracks in it. When the calcium content is less than 0.001%, the ductility of cast iron is insufficient to produce a drawing wire from it. When the calcium content is more than 0.005%, the number of non-metallic inclusions in cast iron increases and its mechanical properties deteriorate.

Чугун предлагаемого состава (табл.2) обладает повышенной деформированностью при горячем волочении, минимальный диаметр проволоки, который удается получить, составляет 1,5-2,0 мм. Электроды из такой проволоки обеспечивают высокое качество сварки и наплавки чугунных деталей. При использовании сварной проволоки, полученной волочением, дуга горит устойчиво. При запредельных значениях содержания ингредиентов (составы 1,5-9, табл.1) деформируемость волочением чугунов резко ухудшается, горение дуги неустойчиво и сварочный и наплавочный слои имеют дефекты. Cast iron of the proposed composition (Table 2) has increased deformation during hot drawing, the minimum diameter of the wire that can be obtained is 1.5-2.0 mm. Electrodes made of such wire provide high quality welding and surfacing of cast iron parts. When using welded wire obtained by drawing, the arc burns steadily. With prohibitive values of the content of ingredients (compositions 1.5–9, Table 1), deformability by drawing of cast irons sharply worsens, arc burning is unstable, and the welding and surfacing layers have defects.

Чугун, принятый в качестве прототипа (сплав 10, табл.1), не обладает достаточной пластичностью, чтобы из него возможно было бы получить сварочную проволоку волочением, а использование его в качестве наплавочного материала дает неудовлетворительные результаты. Cast iron, adopted as a prototype (alloy 10, Table 1), does not have sufficient ductility so that it would be possible to obtain welding wire from it by drawing, and its use as a surfacing material gives unsatisfactory results.

Использование заявленного чугуна дает возможность получать волочением чугунную электродную проволоку диаметром 2,0-6,0 мм и производить ремонт и восстановление чугунных изделий методом наплавки с высоким качеством. Using the claimed cast iron makes it possible to draw a cast iron electrode wire with a diameter of 2.0-6.0 mm and to repair and restore cast iron products by surfacing with high quality.

Claims

Cast iron containing carbon, silicon, nickel, sulfur, cerium, niobium, magnesium and iron, characterized in that it additionally contains aluminum and calcium in the following ratio of ingredients, wt.

Carbon 2.7 3.2
Silicon 1.0 2.0
Nickel 0.5 1.0
Sulfur 0.01 0.02
Cerium 0.1 0.7
Niobium 0.03 0.09
Magnesium 0.01 0.08
Aluminum 0.008 0.02
Calcium 0.001 0.005
Iron Rest