SU1113422A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий и железо, отличающийс , тем, что, с целью повьшени  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

Description

Изобретение относитс  к металлургии , конкретнее к изысканию термоизносостойких и высокопрочных белых чугунов.

Известен чугун lj следующего химического состава, мас.%:

Углерод2,80-3,30

Кремний0,35-0,70

Марганец0,50-0,80

Редкоземельные металлы 0,08-0,12 Магний0,05-0,015

ЖелезоОстальное

Чугун в качестве примесей содержит фосфор до 0,26 мас.% и серу до 0,02 мас.%.

Недостатком этого чугуна  вл етс  низка  износостойкость, обусловленна  тем, что эвтектика представл ет собой ладебурит, а также наличием большого количества магниевых неметаллических включений.

Известно, что дл  улучшени  литейных качеств, сопротивлени  окилению и прочности чугунов примен ют присадки металла 2j.

Известно, что дл  получени  перлитной структуры с мелкопластинчатым графитом без структурно свободного цементита и отбела примен ют гадолиний зЗ ...

В указанных работах 2j и 3 гадолиний примен етс  дл  получени  перлитной матрицы, измельчени  графитных включений, устранени  структурно свободного цементита, улучшени  свойств серых чугунов. Однако рабочий слой прокатных валков изготавливают из белых безграфитных чугунов . Повышение износо- и термостойкости таких чугунов достигаетс  высоким легированием хромом, никеле молибденом, ванадием, вольфрамом и другими элементами.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  чугун ij следующего химиче ского состава,

Углерод. 2,80-3,30

Кремний0,50-1,20

Марганец0,50-0,80

Церий0,04-0,08

Иттрий0,02-0,07

ЖелезоОстальное

134221

Недостатком известного чугуна  вл етс  низка  износо- и термостойкость и прочность.

Цель изобретени  - повышение . 5 износо- и термостойкости и прочности чугуна.

Поставленна  цель достигаетс  тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, церий, иттрий О и железо, дополнительно содержит гадолиний при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,8-3,4

Кремний0,8-1,8

5 Марганец0,5-0,8

Церий0,04-0,06

Иттрий0,02-0,05

Гадолиний0,04-0,20

ЖелезоОстальное

0 Пример.. Чугун базового состава выплавл ют в индукционной печи ЛЛЗ-67М с кислой футеровкой и разливают в кварцевые трубы диаметром 25 мм. Дальнейшие переплав и моди5 фицирование провод т в кварцевых

пробирках в силитовой печи. Модифицирующие элементы (церий, иттрий и гадолиний) ввод т в кварцевые пробирки методом принудительного погру0 жени  в виде гадолини  металлического , церий-иттриевой и гадолиновой лигатур следующих составов, мас.%:

1.Гадолиний98,0

2.Церий26,0 5 Иттрий18,0

Кальций0,4

Кремний36,0

ЖелезоОстальное

3.Гадолиний32,0 0 Алнминий1,5

Кремний36,0

ЖелезоОстальное

Модифицирование чугуна осущест5 вл ют при и при достижении 1330-1340 С заливают в кокильную форму. Образцы имеют диаметр 25 мм и высоту 150 мм. Из этих отливок вырезают образцы дл  химического 0 анализа. Металлографических исследований , определени  предела прочности при изгибе и износостойкости. Испытани  предела прочности при изгибе провод т по стандартной методике. 5 Химический состав и результаты испытаний приведены в таблице. При установлении необходимых соотношений компонентов учитывают следуиицее. Углерод по мере возрастани  его концентрации свьше 3,4% увеличивает в структуре количество карбидной фазы, что приводит к снижению термостойкости . При содержании углерода менее 2,80% возрастает содержание в структуре пластичной высокожелезис той фазы, при этом снижаетс  износостойкость чугуна и ухудшаютс  литейные свойства Кремний в указанных пределах пред назначен дл  обеспечени  необходимой степени графитизации чугуна. Увеличение содержани  его выше 1,8% вызывает образование графита, что приводит к снижению износостойкости. При содержани х менее 0,8% резко ухухшаютс  литейные свойства чугуна. Марганец в пределах 0,5-0,8%. способствует обессериванию и раскислению чугуна, позвол ет регулировать структуру металлической матрицы. При увеличении содержани  его вьппе 0,8% укрупн етс  зерно, по вл етс  транскристалличность в макроструктуре чугуна , увеличиваетс  количество цементита . При уменьшении содержани  мар5 ганца менее 0,5% снижаютс  физикомеханические и специальные свойства. Церий и иттрий в указанных пределах способствует повышению дисперсности матрицы, уменьшению условного размера карбидов, что влечет за собо повышение износостойкости. При увеличении содержани  цери  и иттри  выше верхних пределов происходит выделение большого количества неметаллических включений, снижающих спе циальные свойства чугунов. При содержани х же ниже нkжниx пределов церий и иттрий .расходуютс  только на рафинирО6агн 1ё расплава. Гадолиний  вл етс  одним из самых сильных злементов-модификаторов . Модифицирование гадолинием в указанных пределах приводит к полно ,му подавлению кристаллизации ладебур га, повьшению дисперсности продуктов распада аустенита, увеличению микротвердости матрицы и карбидной фазы. 2 Увеличение содержани  гадолини  выше верхнего предела приводит к образованию большого количества неметаллических включений, снижающих физико-механические и специальные свойства. При содержани х ниже нижнего предела кристаллизаци  ладебурита полностью не подавл етс  и износостойкость такого чугуна уменьшаетс . 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 8-32%. Использование дл  отливки прокатных валиков из чугуна по изобретению повБниает их стойкость на 20-30% , при зтом зкономическа  эффективность составит 329868 руб.

Claims (1)

1. 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, мае.%:

   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 О