RU2605048C1 - Чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков - Google Patents
Чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков Download PDFInfo
- Publication number
- RU2605048C1 RU2605048C1 RU2015124291/02A RU2015124291A RU2605048C1 RU 2605048 C1 RU2605048 C1 RU 2605048C1 RU 2015124291/02 A RU2015124291/02 A RU 2015124291/02A RU 2015124291 A RU2015124291 A RU 2015124291A RU 2605048 C1 RU2605048 C1 RU 2605048C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- core
- nickel
- copper
- carbon
- Prior art date
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Reduction Rolling/Reduction Stand/Operation Of Reduction Machine (AREA)
Abstract
Изобретение относится к отрасли металлургии, в частности к составам чугунов, и может быть использована для изготовления сердцевины двухслойных валков. Чугун для сердцевины двухслойных валков содержит, мас.%: углерод 3,0-3,3, кремний 1,3-1,8, марганец 0,3-0,6, фосфор до 0,12, сера до 0,05, хром 0,1-0,2, никель 0,5-1,0, медь 0,1-0,4, железо - остальное, при углеродном эквиваленте в пределах 3,7-3,8. Изобретение направлено на повышение твердости и прочности формующего инструмента. 1 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
Изобретение относится к отрасли металлургии и может быть использовано для изготовления сердцевины двухслойных валков, которые характеризуются повышенными механическими характеристиками (твердость, прочность при изгибе).
Наиболее близким по технической сути к техническому решению - заявке, есть чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков, которая подвергается значительным изгибающим нагрузкам и силам трения, и содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, хром, никель и железо при следующем соотношении компонентов, мас.% [1]:
Углерод | 2,5-3,5 |
Кремний | 1,5-2,5 |
Марганец | 0,4-0,8 |
Фосфор | до 0,2 |
Сера | до 0,08 |
Хром | 0,3-0,9 |
Никель | 0,8-2,0 |
Железо | Остальное |
Недостатком известного чугуна является то, что в его структуре образуются цементит рядом с недостаточно дисперсным графитом и большой частью феррита в металлической основе, что обусловлено значительным содержанием углерода, кремния и хрома в его составе. Вследствие этого сердцевина валков характеризуются недостаточным уровнем прочности, в связи с чем срок службы формующего инструмента сокращается.
Задача изобретения - создание чугуна для изготовления сердцевины двухслойных валков путем дополнительного его легирования медью и подбором оптимального соотношения химических компонентов материала, который обеспечивает одновременное повышение твердости и прочности формующего инструмента.
Поставленная задача решается таким образом, что чугун, который содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, хром, никель и железо, в соответствии с полезной моделью, дополнительно легирован медью при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 3,0-3,3 |
Кремний | 1,3-1,8 |
Марганец | 0,3-0,6 |
Фосфор | до 0,12 |
Сера | до 0,05 |
Хром | 0,1-0,2 |
Никель | 0,5-1,0 |
Медь | 0,1-0,4 |
Железо | Остальное |
При этом углеродный эквивалент находится в пределах 3,7-3,8, что определяет соотношение структурных составляющих, а следовательно, и уровень твердости и прочности чугуна. Кроме того, соотношение меди к никелю, которое регулирует количественное соотношение феррита и перлита в металлической матрице, составляет 0,2-0,4.
Известно, что углеродный эквивалент сплава в зависимости от содержания основных и легирующих компонентов определяется следующей зависимостью:
Секв=С+0,3·Si+0,33·Р+0,4·S-0,03·Мn
где С, Si, Р, S, Мn - содержание в сплаве соответственно углерода, кремния, фосфора, серы, марганца, %.
Оптимальный углеродный эквивалент сплава, который определяется экспериментальным путем, составляет 3,7-3,8. Установлено, что при его значениях, меньших чем нижний предел, при кристаллизации образуется структура, которая характеризуется достаточно высоким уровнем прочности, но минимальным среди анализируемых образцов уровнем твердости (см. табл. 1, 2). При эквиваленте более 3,8 снижается уровень прочности при изгибе.
Важным для получения сплава с необходимым уровнем механических свойств является количественное соотношение в металлической матрице феррита и перлита, которое определяется соотношением содержания меди к никелю. При этом соотношение содержания таких компонентов в пределе 0,2-0,4 является оптимальным для получения тонко- и среднепластинчатого перлита в металлической матрице, что обеспечивает достаточные показатели механических свойств. Нахождение соотношения массовой доли меди к никелю за пределами 0,2-0,4 приводит к снижению прочности при изгибе.
Содержание в сплаве углерода в количестве 3,0-3,3% является оптимальным. Содержание углерода менее 3,0% приводит к значительному снижению уровня твердости, что делает невозможным получение необходимого уровня стойкости к трению. Увеличение содержания углерода более 3,3% в материале шеек валков в связи с низкой скоростью охлаждения затвердевающего металла приводит к снижению прочности, а следовательно, стойкости к изгибающим нагрузкам (см. табл. 1, 2).
Содержание кремния в пределах 1,3-1,8% определяется требованиями к механическим свойствам шеек валков. Их уровень уменьшается, если концентрация такого компонента менее 1,3% (вследствие образования грубой структуры) или более чем 1,8% (вследствие формирования в металлической основе избыточной доли феррита).
Легирование марганцем в указанных пределах (0,3-0,6) позволяет регулировать структуру металлической матрицы путем изменения степени дисперсности ее составляющих. При более низкой концентрации влияние марганца на структуру матрицы проявляется незначительно, а при более высокой в структуре шеек валков увеличивается количество цементита, которое ведет к снижению прочности.
В качестве примесей сплав может содержать фосфор и серу при концентрации не более 0,12% и 0,05 соответственно.
Содержание хрома в предложенном чугуне составляет 0,1-0,2%, которое лимитируется требованиями к материалу сердцевины валков по стойкости к нагружениям трения и изгибу.
Содержание никеля, который характеризуется неограниченной растворимостью в чугуне, составляет 0,5-1,0%, который увеличивает плотность сплава, уменьшает его склонность к образованию пористости и укрепляет металлическую основу материала. Все это способствует повышению уровня твердости. При содержании никеля менее 0,3% изменяется только степень дисперсности составляющих металлической матрицы, что не оказывает значительного влияния на уровень механических характеристик. Увеличение содержания никеля более 1,0% в условиях малой скорости охлаждения металла сердцевины способствует значительному увеличению доли феррита в его структуре, а следовательно, повышению неравномерности уровня свойств валка и снижению его работоспособности.
Легирование чугуна медью, которое состоит в частичном замещении более дорого никеля, улучшает обрабатываемость чугуна и уменьшает стоимость материала при сохранении его стойкости к трению. В связи с этим дополнительное введение меди должно быть сбалансированным с содержанием никеля в сплаве.
Оптимальным для увеличения уровня свойств валковой сердцевины содержанием меди в сплаве является 0,1-0,4. Содержание меди менее 0,1% не препятствует избыточной ферритизации структуры, а следовательно, не обеспечивает однородности его структуры. Содержание меди в материале сердцевины более 0,4% неэффективно вследствие ограниченной ее растворимости в твердом чугуне.
Заявляемую композицию получают путем плавления сплава в лабораторной индукционной печи ИЧТ-0.02. В качестве шихты используют передельный чугун (M1), стальной лом, чистый никель, медь и ферросплавы: кремния FeSi (75%); марганца FeMn (45%); хрома FeCr (72%). Температура плавления достигает 1500°С. После расплавления и перегрева металла в печи, его заливают при температуре 1320-1330°С в сухие песчано-глинистые формы. Размеры анализируемых отливок следующие: диаметр - 0,03 м; длина - 0,35 м.
Для исследования свойств чугуна, который предлагается для изготовления сердцевины двухслойных валков, по такой технологии были изготовлены две отливки из сплавов с граничными и оптимальными соотношениями химических компонентов и две заготовки с содержанием элементов, выходящих за пределы заявляемой композиции. Для сравнительного анализа был отлито изделие из чугуна с известным соотношением компонентов (см. табл. 1). Механические свойства определяли в соответствии с известными методиками (см. табл. 2).
Из табл. 1, 2 следует, что отливки, изготовленные из сплавов в соответствии с заявляемой композицией, имеют максимальные среди анализируемых заготовок значения механических характеристик: твердости - 222-223 НВ, прочности при изгибе - σвиг=601,2-609,8 МПа. Образцы из сплавом с содержаниями компонентов, выходящими за пределы заявляемой композиции, характеризуются неравномерным уровнем свойств: твердости - 201-210 НВ, прочности при изгибе - σвиг=553,8-568 МПа. Заготовка, изготовленная из чугуна с известным соотношением компонентов, имеет в сравнении с предлагаемым сплавом более высокий уровень твердости (232 НВ) и значительно ниже прочность при изгибе - σвиг=380 МПа.
В соответствии с результатами экспериментальных исследований чугун, предлагаемый для изготовления сердцевины двухслойных валков, имеет преимущества. Уровень твердости равномерный и достаточный для сердцевины валков. Уровень прочности при изгибе увеличился на 59% по сравнению с известным сплавом.
Таким образом, изобретение, которое заявляется, по совокупности признаков, изложенных в формуле, позволит получить чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков с высоким и стабильным уровнем свойств: твердости и одновременно прочности. Использование усовершенствованного валкового сплава позволит значительно повысить надежность и срок эксплуатации формующего инструмента.
Источник информации
1. Проспект фирмы «Нейшнл Роль». США: 1989 г. - 24 с.
Claims (2)
1. Чугун для изготовления сердцевины двухслойных формующих валков, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, хром, никель и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит медь при следующем соотношении компонентов, мас. %:
углерод 3,0-3,3
кремний 1,3-1,8
марганец 0,3-0,6
фосфор до 0,12
сера до 0,05
хром 0,1-0,2
никель 0,5-1,0
медь 0,1-0,4
железо остальное,
причем углеродный эквивалент составляет 3,7-3,8.
причем углеродный эквивалент составляет 3,7-3,8.
2. Чугун для изготовления сердцевины двухслойных формующих валков по п. 1, отличающийся тем, что соотношение содержания меди и никеля составляет 0,2-0,4.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015124291/02A RU2605048C1 (ru) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2015124291/02A RU2605048C1 (ru) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2605048C1 true RU2605048C1 (ru) | 2016-12-20 |
Family
ID=58697293
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2015124291/02A RU2605048C1 (ru) | 2015-06-22 | 2015-06-22 | Чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2605048C1 (ru) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60106946A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-12 | Hitachi Metals Ltd | 球状黒鉛鋳鉄及びその製造法 |
JPS62170417A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-27 | Toyota Motor Corp | 高強度高靱性黒鉛鋳鉄の製造方法 |
CN102337450A (zh) * | 2010-07-21 | 2012-02-01 | 周传禄 | Gst高强韧性耐海水腐蚀铸铁件及其生产方法 |
CN103060670A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-04-24 | 江苏爱吉斯海珠机械有限公司 | 高强度耐磨损气缸套 |
-
2015
- 2015-06-22 RU RU2015124291/02A patent/RU2605048C1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60106946A (ja) * | 1983-11-15 | 1985-06-12 | Hitachi Metals Ltd | 球状黒鉛鋳鉄及びその製造法 |
JPS62170417A (ja) * | 1986-01-23 | 1987-07-27 | Toyota Motor Corp | 高強度高靱性黒鉛鋳鉄の製造方法 |
CN102337450A (zh) * | 2010-07-21 | 2012-02-01 | 周传禄 | Gst高强韧性耐海水腐蚀铸铁件及其生产方法 |
CN103060670A (zh) * | 2013-01-22 | 2013-04-24 | 江苏爱吉斯海珠机械有限公司 | 高强度耐磨损气缸套 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN103589944B (zh) | 一种灰铸铁及其生产方法 | |
EP2646589B1 (en) | Grey iron alloy and brake disc containing grey iron alloy | |
CN104109816A (zh) | 渗碳合金钢及其制备方法和应用 | |
US20150376747A1 (en) | Cast iron and brake component | |
JP2016079498A (ja) | シリンダライナ用ねずみ鋳鉄及びそれを用いたシリンダライナの製造方法 | |
CN108588544A (zh) | 一种具有综合高热性能和力学性能的高性能灰铸铁 | |
CN108315633A (zh) | 一种高导热高强度灰铸铁及其制备方法 | |
KR20150021754A (ko) | 내구성이 우수한 회주철 | |
RU2395366C1 (ru) | Способ получения отливок из легированного чугуна | |
CN105349879A (zh) | 一种发动机缸体 | |
RU2605048C1 (ru) | Чугун для изготовления сердцевины двухслойных валков | |
RU2699343C1 (ru) | Чугун | |
CN114000042A (zh) | 球墨铸铁桥壳及其制备方法 | |
Vadiraj et al. | Mechanical and wear behaviour of alloyed hypereutectic grey cast iron | |
Glavas et al. | Effects of antimony and wall thickness on graphite morphology in ductile iron castings | |
JP6147584B2 (ja) | シリンダライナ | |
WO2016017293A1 (ja) | 鋳鉄及びブレーキ部品 | |
EP2796582B1 (en) | Method for manufacturing high strength flake graphite cast iron, flake graphite cast iron manufactured by the method, and engine body comprising the cast iron for internal combustion engine | |
JP6951949B2 (ja) | 摺動機構 | |
CN108950371A (zh) | 高性能球墨铸铁及其生产方法 | |
CN115584430B (zh) | 一种高含量珠光体厚大断面灰铸铁及其制备方法 | |
JP2019173146A (ja) | 靭性に優れた球状黒鉛鋳鉄 | |
RU2795068C1 (ru) | Комплексный сплав для микролегирования и раскисления стали на основе железа | |
CN114574752B (zh) | 一种缸体用易切削灰铸铁合金及其制备方法 | |
CN112210709B (zh) | 一种轻量级产品球墨铸铁及制备方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20170623 |