Жаростойкий чугун

ОЮЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК 5 С 22 С 37/10 ГОСУДАРСТВЕННЫИПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТКРЫТИ ОБРЕТЕ ОПИСАН К АВТОРСКОМУ ВИДЕТЕЛЬСТВУ ительный завод н ко, О.А.ТихоноШпдковский и о СССР ,1985. Ш. ГОСТ 776 сеи со- ,07 держ мас,(21) 4774102/02(57) Изобретение относится к жаростойкимчугунам для отливок, Цель - повышение окаИзобретение относится к металлургии, а именно к жаростойким ниаколегированным чугунам для отливок,Цель изобретения - повышение окалиностойкости и эксплуатационных свойств.Поставленная цель достигается тем, что жаростойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, магний, алюминий и железо, дополнительно содержит ванадий, азот, кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас.; углерод 2,7-3,5; кремний 4,5-5,5; марганец 0,3 - 0,7.; медь 0,7 - 1,5; никель 0,05 - 0,8; хром 0,12 - 0,35; ванадий 0,03 - 0,12; алюминий 0,11 - 0,33; азот 0,02 - 0,17; кальций 0,01 - 0,05; бор 0,002 - 0,02; магний 0,012 - 0,05; железо остальное,. В качестве технологических приме предлагаемый жаростойкий чугун можетать до 0,1 мас.0 фосфора и до 0 5 О., 169656 линостойкости и эксплуатационных свойств, Чугун дополнительно содержит ванадий, азот, кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас.0/О: углерод 2,7 - 3,5, кремний 4,5-5,5; марганец 0,3-0,7; медь 0,7-1,5; никель 0,05 - 0,8; хром 0,12- 0,35; ванадий 0,03-0,12; алюминий 0,11- 0,33; азот 0,02 - 0,17; кальций 0,01-0,05; бор 0,002-0,02; магний 0,012-0,05 и железо остальное, При этом чугун имеет ст, = 320-345 МПа, ударную вязкость 32 - 39 Дж/см, ско 2 рость окалинообразования при 800 С 10,6- 11,5 мг/м ч, удароустойчивость 3740-4060 циклов, эксплуатационную стойкость литой стенки в отопительных котлах 17,5 - 19,8 тыс,ч 2 табл,Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются микролегирование чугуна ванадием и азотом и введение модифицирующих компонентов - кальция и бора, что существенно повышает сопротивляемость окалинообразовэнию и эксплуатационную стойкость.Дополнительное введение ванадия упрочняет матрицу, повышает термическую стойкость и сопротивляемость окалинообразованию, что повышает эксплуатационную стойкость. При концентрации ванадия до 0,03 мас,0 его микролегирующий эффект проявляется слабо и эксплуатационные свойства недостаточны, При увеличении концентрации ванадия более 0,12 мас,0/ снижаются однородность структуры, удароустойчивость, динамическая прочность и эксплуатационная стойкость,Введение азота связано с его эффективным микролегирующим влиянием на струк10 15 20 25 30 35 40 4 г 50 55 туру, способностью образовывать тугаплавкие нитриды, что способствует повышению жаростойкости и эксплуатационных свойств. Микролегирующее влияние азата начинает сказываться с концентрации 0,02 мас,о(, а при увеличении его содержания более 0,17 мас,о(, снижается сднсрсдность структуры, удароустойчивссть и эксплуатационная стойкость,Введение кальция и бора обусловлена эффективным раскисляющим и модифицирующим влиянием на структуру, способно. стью очищать границы зерен и повышать окалиностойкасть и эксплуатационнье свойства. Верхний передел концентрации кальция связан с его низкол растворимостью, а бора - с ухудшением удароустойчивости и ударной вязкости при боле."-, высоких концентрациях. При содержаниях меньших, чем нижние, их концентраций м"- дифицирующий эффект и зксплуатацио-. - ные свойства снижаются,Хром отбеливает, измельчает структуру, повышает механические свойства, поверхностную прочность, изнасостолкость и эксплуатационные свойства, При концентрации хрома до 0,12 мас4 его микролегирующий эффект, повышение поверхностной прочности и эксплуатационной стойкости сказываются незначительно, а при концентрации хрома более 0,35 мась увеличиваются хрупкость чугуна. содержание неметдллических включений пс границам зерен, снижаются пластическле свойства, стойкость против окалинаобразавания.Введение никеля упрочняет матрицу, повышает ее коррозианную стойкость, увеличивает термическую стайкосгь, стабильную структуры, что обеспечивает повышение хрупкой прочности и зксплуатацисннсй стойкости, а также ударно-усталостной долговечности, Понижение нижнего предела концентрации никеля менее О 05 мас, приводит к резкому сникеник) хрупкой прочности, коррозионной стойкссти и экс - плуатационной стойкости, а при концентрации никеля более 0,8 мас,о 6 снижается стабильностЬ структуры, повышается содержание неметаллическлх ьключений по границам зерен, что привацит к снижению ударно-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости,Медь обеспечивает высокую коррозионную и термическую стойкость, твердость матрицы, чта обеспечивает высокие характеристики эксплуатационной стойкости,При увеличении содеркания меди более 1,5 мас, снижается трещинсстайкость, эксплуатационная и ударнс-усталостная долговечность. Содержание меди ограничено 0,7 мас.,4 на нижнем пределе, так как при более низком содержании ее снижаются однородность структуры, механические и эксплуатационные свойства, Содержание магния принято в количестве 0,012 - 0,5 мас. О, чта способствует улучшению формы графита, коррозионной стойкости и окалиностойкссти при высоких температурах,Содержание основных кампонентов(углерода 2,7 - 3,5 кремния 4,5 - 5,5 и марганца 0,3-0,7 мас) в отливках обеспечивает повышение стабильности структуры и свойств, оптимальную окалиностайкость и высокие эксплуатационные свойства, Их концентрация цля низколегированных жаростойких чугунов принята в обычных пределах и ограничена концентрациями, выше и ниже которых снижаются ударная вязкость и эксплуатационные свойства,Алюминий модифицирует и раскисляет чугун, повышая плотность и монолитность матрицы, очищает границы зерен, что обес-. печивает существенное повышение стабильности герметичности и стойкости к акалинообразаванию, При концентрации алюминия до 0,11 мас модифицирующий и раскисляющий эффекты недостаточны, а герметичность чугуна в отливках и окалина- стойкость низкие, а при концентрации алюминия более ОЗЗ мас,Д повышается содержание неметаллических включений и снижается стабильность стоуктуры и слукебных свойств,П р л м е р, Плавку чугунов производят в индукционных печах промышленной час-оты с использованием шихты из передельных чугунов, пакетираванной стали, никеля, буры, чугунного лома,чугунной, медной и стальной стружки, кокса пекового возврата собственного производства, феррованария, магниевой лигатуры и ферросплавов, Присадку магниевой лигатуры, силикокальция, ферросилиция производят в раздаточные ковши. Перед вводом в металл ферросплавы и стружку меди прокаливают при б 00 С. Карбюризатор (кокс пекавый) размалывают в бегунах до фракции 10-15 мм, а ферросплавы, используемые для модифицирсвания, дробят в щековой дробилке и подвергают грохачению да следующих фракций; да 25 мм для ввода в ковш емкостью 1,5 т и до 5 мм для ввода в ковш емкостью 0,25 т.Химические составы чугунов опытных плавок приведены в табл, 1 (1-3 - предлагаемые составы, 4 - известный),Из жаростсйких чугунов отливают технологические пробь, образцы, падовые плиты и стенки котлов1696561 Таблица 1 Таблица 2 В табл, 2 приведены механические и эксплуатационные свойства чугунов опытных плавок.Ударную вязкость определяют на образцах по ГОСТ методом испытания на ударный изгиб, а испытание на растяжение - на цилиндрических. образцах диаметром 10 мм с расчетной длиной 50 мм по ГОСТ, Образцы для определения прочности при растяжении вырезают из отдельно отлитых брусков-проб по ГОСТ и отливок,Сопротивление окалинообраэованию определяют при 1073 К в воздушной среде, а эксплуатационную стойкость оценивают по долговечности работы литой стенки в отопительных котлах,Как видно из табл. 2, предлагаемый чугун обладает более высокими характеристиками окалиностойкости и эксплуатацион ных свойств, чем известный жаростойкийчугун,Формула изобретения5 Жаростойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель,магний, алюминий и железо, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения10 окалиностойкости и эксплуатационныхсвойств, он дополнительно содержит ванадий, азот, кальций и бор при следующем