Высокофосфористый чугун

, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ РЕСПУБЛИН С 37 10 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ ЕЛЬСТВУ ТОРСНОМУ С щийся механических стойкости, он магний, сурьм соотношении чаюышенияескойдержитедующе%: тем,аруков мин даньцийдкоземельнынийьма тиКал м азо та иезо ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(71) Могилевское отделение физико. технического института АН Белорусской ССР(53) 66913.018.28-14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СС В 447454, кл. С 22 С 37/00, 1976.2. Патент Японии В 54-41018, кл. 10 д, 173 (С 22 37/10), 1979.3. Авторское свидетельство СССР В 735652, кл. С 22 С 37/10, 1980.(54) (57) ВЫСОКОФОСфОРИСЖЙ ЧУ содержаший углерод, кремний,,кальций, редкоземельные метал железо, о т л и что, с целью пов свойств и термич ич дополнительно сому и азот при сл компонентов, весУглерод Кремний Марганец СР фосфор 2,5-4,3 0,8-2,6 0,2-1,0 0,2-1,0 0,01-1,2 0,.01-1,0 0,03-0,2 .0,01-0,1 0,01-0,1 0,01-0,05 001-003 0,01-0,05 ОстальноеуглеродКремнийМарганецТитанфосфорАлюминийКальцийМедьРедкоземельныеметаллыЖелезо 55 0,01-0,25 Остальное 1Изобретение относится к металлур- .гии, в частности к изысканию серыхчугунов с повышенной длительной прочностью и термостойкостью для работыв условиях теплосмен,Известен чугун 1 следующего химического состава, вес.В:Углерод . 3,0-3,4Кремний 1 8-2,3. Марганец 0,5-1,2Хром 0,05-0,25Никель 0,1-0, 3Медь 0,1-0,4Ванадий 0,1-0,4Молибден 0,1-0,9ФосФор 0,1-0,5 15Железо Остальное,Однако этот чугун характеризуется недостаточным уровнем прочностных.свойств,Известен чугун для изготовленияпрессформ стекольного производстваследующего химического состава,вес.Ъ:УглеродКремнийМарганецТитанМолибденВанадийЖелезо В качестве примесйй чугун содер-.жит до 1,0 весФосфора и до0,008 вес.% серы. Отливки из этогочугуна подвергают термической обработке по режиму: нагрев до 750 Ср З 5выдержка в течение 4 ч и медленноеохлаждение 2,После термической обработки чугунимеет перлитную структуру с мелкимирключениями графита, хорошие физикоКимические свойства, но отмечаютсянедостаточные эксплуатационные свойства при работе в условиях теплосменс высокими термическими напряжениямии механическими нагрузками, Недостат ком этого чугуна является также низкая окалиностойкость.Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффекту является высокофосфористый чугун 33 50следующего химического состава,вес.Ъ: Известный чугун обладает следуюци" ми физико-механическими свойствами:, 65предел прочности при растяжении150-247 МПа, динамическая прочность0,01-0,02, МДж/мр стрела прогиба5 ро-бро ммР прочность при 5000 С98,0-118 МПа.Данный чугун обладает хорошимилитейными свойствами, характеризуется более равномерным,и благоприятнымрасположением графита, чем описанныечугуны, однако прочностные свойстваего не превышают уровень чугуна мар"ки СЧ 20.Недостатками известного чугунаявляются невысокие механические свойства и термическая стойкостьПри нагреве иэделий иэ него до.7000 С термическая стойкость составляет 400-750 теплосмен а при нагревеордо 900 С - не превышает 250 теплосмен,Цель изобретения - повышение механических свойств и термическойстойкости высокофосфористаго чугуна.Поставленная цель достигаетсятем, что высокофосфористый чугун,содержащий углерод, кремний, марга-,нец, фосфор, алюминий, медь, титан,кальций, редкоземельные металлы ижелезо, дополнительно содержит магЙийр сурьму и азот при следующем со отношении компонентов, вес.%:Углерод 2,5-4, 3Кремний . . 0,8 2 рбМарганец 0.,2-1,0Фосфор 0,2-1,0Алюминий 0,01-1,2Медь 0,01-1,0,Титан 0,03-0,2Кальций 0,01-0,1.Редкоземельные. металлы 0,01-0,1Магний 0,01-0,05Сурьма 0,01-0,05Аэо.т 0,01-0,05Железо ОсТальное В качестве технологической примеси чугун может содержать серу в количестве 0,01-0,12 вес.Ъ.Введение в высокофосфористый серный чугун магния в количестве 0,01- 0,05 вес,В обеспечивает сфероидизацию графита в структуре отливок и повышает прочностные и пластические свойства. При введении его в высоко-. фосфористый чугун в количестве менее 0,01. вес.В иэмеяения структуры и свойств незначительны, а при увеличении его концентрации более 0,05 вес,% увеличивается отбел отливок.При содержании в высокофосфористом чугуне 0,01-0,03 вес.В сурьмив повышается однородность и стабильность структуры и механических свойств, уменьшаются изменение раэ 1- меров отливок при их нагреве и охлаждении и рост чугуна. При вводе ее до 0,01 вес,% положительное вли1043179 Таблица 1 Содержание компонентов, вес.Ъ,в чугунах известном Компоненты предлагаемом 1 3 4 5 6 ттВУглерод Кремний Марганец фосфор Алюминий 2,5 3,6, 0,7, 10 0.,7 0,5 0,7 12 3,6 . 4,3 1,5 0,8 0,7 1,0 0,7 .1,0 2,6 1,90,2 0,5 0,2 -0,5 0,7 1,2 0,01 0,4 1 ф 2 Ф 0 .7..0,1 0,2 Ор 05 01 0,1 0,2 0,03 0,050,01 0,03 Оф 1 .Оф 2 Кальций Редкоземельныеметаллы О2 0,1 Магний Сурьма Азот Сера Железо 0,01 0,02 0,02 0,030,08 01 0,02 0,01 Остальное 0,12 0,03 Остальное Остальное янке проявляется незначительно. Чри увеличении ее содержания уменьшается охрупчивающее влияние Фосфора, алюминия., фосфидной и сульфидной эвтектик, в результате чего повышаются пластичность ивязкость чугуна. Увеличение концентрации сурьмы более 0,03 вес,% способствует увеличению отбела и ухудшению формы графитаАзот в количестве 0,01-0,05 весЛ введен в высокофосфористый чугун 10как эффективный легирующий компонент, ббеспечиваюший повышение термической стойкости и окалиностойкости благодаря образованию карбонитридов и нитридов, .стойких при повышенных температурах. Его содержание принятоот концентрации 0,01 вес.Ф, когда начинает сказываться его влиянйе на термическую стойкость чугуна, и ограничено содержанием 0,05 вес.% так как дальнейшее повышение его концентрации снижает динамическую прочность отливок.Верхнее содержание алюминия огра-.ничено 1,2 вес.%, так как введение: более высокого количества алюминия вызывает технологические затруднения и приводит к снижению пластичности. Верхнее содержание кальция ограниче-, но 0,1 вес.Ъ, так как более высокие концентрации не растворяются в чу-гуне и также приводят к снижению пластичности и вязкости чугуна в отЛивках.Выплавку чугуна различных составов производили дуплекс-процессом вагранка - индукционный миксер. Заливку металла в металлические форма для получения образцов, технологических проб и отливок производили при 1350-1380 С.В табл. 1 приведены составы исследованных чугунов.В табл. 2 показаны механические свойства и термическая стойкость, чугунов.Как видно из табл. 2, величины- прочностных характеристик и термической стойкости превышают те же величины у известного чугуна. Чугун может подвергаться эмалированию. Экономическая эффективность отвнедрения изобретения составит12-18 руб. на.тонну готового литья,0,01 0,30 5 1,0 0,01 0,03 0,.05 0,1Оф 01 Ою 02 0,03 Оф 05 0,01 0 02 . 0 03 0 051043179,Таблица 2 Характеристики свойств чугунов Наименованиепоказателей. предлагаемых1 Известных 3 4 .5 6 ю 49 ю ю ю ю ю ФВ ю ю фВ 49 ю ю ю юв ю м ю ю й Фа Ю Ю ЮВ 4 В Ю ееееваве юююаее Предел прочности прирастяаенин, МПа. 249,1 ;256,9 261,8 274,8 207,8 2108 Длительная прочностьри 500 фС, ИПа 984 102,8 . 130,1 135,8 141,0 145,1 Динамическая прочность, ИДж/мф. 00200,01110,087 0,072 0068.0,065 5,8 5,2 9,3 8,7 8,.5, 8,1Стрела прогиба, мм Термическая стойкоостьпри нагреве до 900 С,циклов 638 680 190 520612 13,6 11,8 10,6 10,2 Окалиностойкость,мг/ч 22,4 162юе Уфее1ЮЮЮЮФЮ Составитель ГДудмк. Редактор О. Половка Техред А"," Ач Еорректор Ъ. Повх .Мавейееаеааеевеееевееев ееЗаказ 7266/26Тираж 627ПодписноеИЙИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий.113035 Москва.й; Раущская наб;, д. 4/5ювааеававаеанЬаВМюфиЛиал ППП фПатентф, г. Ужгород, ул; Проектная, 4