Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 22 С 37/10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТО МУ СВ ЕЛЬСТВ ие ГомИ.Мар лургии и ых дЕта- ического(56) Авторское свидетельство СССМ 985120, кл. С 22 С 37/04, 1982.Авторское свидетельство СССМ 1585374, кл. С 22 С 37/10, 1988.(57) Изобретение относится к метаможет быть использовано для литлей термических печей и техноло. Изобретение относится к металлургии, в частности к разрабэтке составов чугуна для отливок, работающих в условиях тепловых ударов, ударных нагрузок и кавитации при повышенных температурах.Цель изобретения - повышение вязкости разрушения. при темпеоатуоах 750- 1000 С в термообработанном состоянии, при сохранении термической и кавитационной стойкости,Дополнительное введение.боридов ванадия стабилизирует и упрочняет матрицу, повышает эрозионную и кавитационную стойкость при температурах 750-1000 С при сохранении вязкости разрушения на высоком уровне. При концентрации боридов ванадия до 0,02 мас. 0 повышение зрозионной и кавитационной стойкости недостаточное, а при повышении содержания не.О,и, 1668456 А 1 оборудования. Цель изобретения - повышение вязкости разрушения при 750-1000 С в термообработанном состоянии при сохранении термической и кавитационной стойкости, Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас, : С 2,95-3,6;311,8-2,3; Мп 0,1-0,4; й 0,26-0,7; Со 0,21-0,6; А 0,002-0,15; Сг 0,6-1,7; М 9 0,01-0,08; Се 0,01-0,07; Мо 0,4-1,5; Т 0,002-0,04; бориды ванадия 0,02-0,35; Ег или Ут 0,01-0,08; Са 0,002-0,04; Ва 0,002-0,01; нитриды кремния 0,002-0,07; Ге - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ва и нитридав кремния позволяет повысить вязкость разрушения в . Б 1,54-1,75 раза при 750 С и 1,53-1,90 раза при 1000 С. 2 табл,боридов ванадия более 0,35 мас.0 снижаются технологические свойства, удароустойчивость и вязкость разрушения при температурах 750-1000 С, что снижает кавитационную стойкость.Введение молибдена в количестве 0,4- 1,5 мас,0/ обусловлено его высокой способностью повышать термическую стойкость и сопротивляемость эрозии и износу, увеличивать содержание бейнита с его повышенными упругопластическими свойствами при повышенных температурах, что повышает вязкость разрушения и сопротивляемость кавитации. При содержании молибдена до 0,4 мас.0 термостойкость, вязкость разрущения и кавитационная стойкость недостаточны, Верхний предел концентрации молибдена ограничен содержанием (1.5 мас,0), выше которого снижаются техноло 16684565 10 дополнительное введение бария (0,002-0,01мас, и металла из группы, содержащей 15 50 гические свойства, удароустойчивость и вязкость разрушения,Нитриды кремния вводятся для измельчения структуры и повышения пластических свойств и вязкости разрушения, При концентрации.их более 0,07 мас,0 усиливается их гравитизлрующее влияние на структуру, что снижает эрозионную и кавитационную стойкость. При содержании нитридов кремнля до 0,002 мас.,ь их модифицирующий эффектнизкий и упругопластические свойства недостаточны,Измельчению структурц способствует иттрий и цирконий (0,01-0,08 мас.0 ь), являющихся химически активными модификаторами, повышающими плотность чугуна, вязкость разрушения и пластические свойства. При увеличении их концентрации выше верхних пределов снижаются характеристики термической и кавитационной стойкости, а при содержании их ниже нижних пределов модифицирующий эффекти упругопластические свойства недостаточны. Содержание магния, кальция и церия, Я ЗЛЯОЩИХСЯ ОСНОВНЫМИ СфЕРОИДИЗИРУЮ щими компонентами в чугуне, принято исходя из практики производства модифицированных чугунов с повышенными упругопластицесклми свойствами. Содержание алюминия и титана в принятых количествах не снижает фактср формы графита и упругопластические свойства и соответствует содержанию в известном чугуне.Хром (0,6-1,7 мас,0), никель (0,26-0,7 мэс.;) и медь (0,21-06 мас.0) обеспечивают повышение термлческой стойкости и сопротивляемости кавитации при сохранении вязкости разрушения на высоком уровне, Верхние их пределы ограничены содержанием, выше которого снижаются вязкость разрушения и технологические свойства, Верхние пределы содержания углерода, кремния и марганца в предлагаемом чугуне сниженц, ограничены их содержанием, при котором не снижаются упругопластические свойства при температурах 750-1000 С и достигаются повышенная плотность и зрозионно-кавитационная стойкость. Содержание уг.ерода и кремния на нижних пределах установлено экспериментальным путем, При более низких концентрациях усложняется термообработка и ухудшаются вязкость разрушения и кавитационная СТОЙ КОСТЬ, П р и м е р, Чугун выплавляют в открытых индукционных печах из шихты на осно 30 35 40 45 ве литейных коксовых чугунов (ГОСТ 4832- 82), чугунного лома 18 А (ГОСТ 2787-76), стального лома 1 А(ГОСТ 2787-75), ферромолибдена ФМо 1 (ГОСТ 4759-79), металлического хрома Х 99 А (ГОСТ 5905-79), боридов ванадия (ТУ 15-4-364-87), лигатуры ХНиМо 1, нитридов кремния (ТУ 6-09-03-419-76) лигатуры ЖКМК(ТУ 14-5-8-84), иттрия ИТМ(ТУ 48-4208-82), ферросплава ЭСЦрМн 1 (ТУ 14-141-88-85), силикокальция и других ферросплавов. Ферромолибден, медь М 1 и бориды ванадия вводят после рафинирования расплава кальцинированной содой непосредственно в печь. Тем:ература расплава перед выпуском из печи 1490-1540 С, Модифицирование распаа проводят модифицирующей смесью из лигатуры ЖКМ.-3, ферросиликобария (ТУ-5-116-79), нитридов кремния, фгрроспл ва ЭСЦрМн 1 или металлического лттрия ИТМ, Заливку модлфицированного чугуна проводят в сухие жидкостекольные формы при 1400-.1420 С.В табл.1 приведены химические составы известного и предлагаемого чугуна.Образцы и отливки перед испытанием подвер,али аустенизации при температуре 1000 + 20"С в течение 1,2 ч и изотермической закалке при темпеоатуре 350-380 С. Анализ с груктуры чугунов проводят по ГОСТ 3443-87, а механические испытания - по ГОСТ 9456-78, 1 ОСТ 1497-73 и ГОСТ 23,210- 80, Удароустойчивость оценена на машине МУИ 600 М в условиях симметричного изгиба цилиндрических образцов /10 мм.В табл.2 и рив еде н ы механические и эксплуатационные свойства известного и предлагаемого чугуна,Дополнительный ввод в состав чугунанитридов кремния, бария позволили повы-сить вязкость разрушения в 1,54-1,75 раза при 750 С и в 1,53-1,90 раза при 1000 С,Формула изобретения Чугун, содержаший углерод, кремний, марганец, никель, молибден, ванадий, алюминий, хромкальций, медь, магний, церий, титан, бор, один элемент из группы, содержащей иттрий, цирконий, и железо, о т л и чэ ю щ и й с я тем, что. с целью повышения вязкости разрушения при 750-10000 С в термообработанном состоянии при сохранении термической и кавитацион ной стойкости, Он дополнительно содержит барий и нитриды кремния, а бор и ванадий содержатся в виде боридов ванадия при следующем соотношении компонентов, маС, Д:Углерод 2 95-3,6 Кремний 1,8-23 Марганец О, 1-0,41668456 0,002-0.04 0,02-0,35 ТитанБориды ванадияОдин элемент из группы,содержащей иттрийи цирконийБарийНитриды кремнияЖелезо 0,26-0,7 0,4-1,50 0,002-0,150,6-1,7 5 0,002-0,04 0,21-0,6 0,01-0,08 0,01-0,07 0,01-0,08 0,002-0,01 0,002-0,07 Остальное Таблица 1 Количество компонентов в ч не мас. Компоненты П агаемый Известный 0,0020.0020.01 0.00 0,00 005 002 0.05 04 .ОВ 0.010,0020,002тельное 0,01 О.ООБстальное 0.01 0,007стальное о,оог 0,002 тальное 0.040.01альное Остальное Таблица 2 Термическаястойкостьпрн нагреведо 1000 С.циклы при тем. Вязкость разрушения К 1, кгс м п темпе а Сйкость,мгlг Кавитационналера .С роц. Относите ности прирастяжении,МПа ное удлине 253 175 2 ИзвестныПредлагаем1 820 140 805 130 085 272 29 В 292 270 170 205 193 750 В 1 О 890 762 818 14.8 12.5 1 1,3 22.6 17,6 12.8 23.1 18.2 134 2,8 12.5 11.4 12.6 12.9 47 166 204 192 15.3 13,0 1 1.7 56Составитель Н.КосторнойТехред М.Моргентал Корректор М,Пож едакт каз 2629 Тираж Зб 8 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ород, ул. Гагарина, 101 изводственно-издательский комбинат "Патент НикельМолибденАлюминийХромКальцийМедьМагнийЦерий УглеродКремнийМарганецХромНикельМельАлюминийМагнийЦерийМолибден 3,4 2,8 0,6 о,г 0.7 1,03 0.07 2,951,80.1О,Б0,260.210,0020,010.010,40.02 7,8 8.2 5,7 5.5 8.5 5.9 3,4 2,1 о,з 1,1 0,5 0,4 0,1 О.ОБ О.О 4 1,12 0,18 З,Б г,з 0,4 1,7 0,7 0,6 0.15 0.08 0.07 1.5 0,35 2,95 180 0,1 О,Б 0.26 0.21 0,01 0,01 0.4 0,02 3,38 2,1 о,з 1,1 0.5 0.4 0,1 О,О 5 0,04 1,15 0,19 3,6 г.з 0.4 1,7 0,7 О.Б 0.15 0.07 1.5 0,35 0,07