Чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) (10,3(5 р С 22 С 37/1 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ ИСАНИЕ ОРСКОМУ СВ 0 ЕТ й проч мостой жит.мол ующем сф иноости, ока ости, он бден, нио оотношени чес и т оде сл п 2,5-4,1 0,8-2,6 0,2-1,0 0,2-1,0 ,01-1,2 ,01-1,0 ,03-0,2 ,01-0,1 хнический иний полите96(088,8ское свидС 22 СЗое свидетС 22 СЗ мель мент 0,01-0,1 0,1-0,9 0,1-0,5 0,01-0,05 Остальное,Митрошкин,ева и Г.Г.Закоетельство СССР7/10, 1976.ельство СССР7/10, 1980.ащий углерод,Фор, алюминий,редкоземельныел и ч,а вцелью повышения динамистойкостинительно си азот прикомпонентоУглеродКремнийМарганеФосФорАлюминиМедьТитанКальцийРедкоэеные элеМолибдеНиобийАзотжелезо1084330 150-247 Азот в количестве 0,01-0,05 вес.Ъвведен в высокофосфористый чугун как эффективный легирующий компонент, обеспечивающий понышение термической стойкости и окалиностойкости благодаря образованию карбонитридов и нитридов, стойких при повышенных температурах.Его содержание принято от концентрации (0,01 вес.Ъ.),когда начинает сказываться его влияние на термическую стойкость чугуна и ограничено содер жанием 0,05 вес.Ъ, так как повышение Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серыхчугунов с повышенными физико-механическими и специальными свойствамидля работы в условиях теплосмен.Известен чугун 13 следующего химического состава, вес.Ъ;Углерод 3,0-3,5Кремний 0,2-1,0Марганец 0,3-0,8Хром 0,1-0,5Никель 0,1-0,4Алюминий 0,8-2,0Кальций 0,002-0,05Железо ОстальноеИзвестный чугун характеризуетсянедостаточной термической стойкостью.Окалиностойкость (нагрев до 900 С,выдержка 10 ч и медленное охлаждение)составляет 31,5-35 г/м.ч.В качестве примесей чугун содержитдо 1,0 нес.Ъ фосфора и до 0,008 вес.Ъ 20серы, Отливки из этого чугуна подвергают термической обработке о режйму:нагрев до 750 С, выдержка 4 ч и медленное охлаждение, После термическойобработки чугун имеет перлитную стру ктуру с мелкими включениями графита,и высокие прочностные свойства, ноотмечаются недостаточные эксплуатационные снойства при работе в условияхтеплосмеси с высокими термическими 30напряжениями и механическими нагрузками. Недостатком чугуна янляется низкая окалиностойкость.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому эффекту является чугун 2 следующего химического состава, вес,ЪУглерод 2,5-4,3Кремний 0,45-1 р 2Марганец 0,2-1,0Титан О,О 3-О,2Фосфор 0,5-1,2Алюминий О 05-1,4Кальций 0,01-0,25Медь О,О 1-1,0Редкоэемельнье металлы 0,01-0,25Железо ОстальноеИзвестный чугун обладает следующими Физико-механическими свойствами: 50Предел прочностипри растяжении,МПаДинамическаяпрочность,МДж/м 2 0,01-0,02Стрела прогиба,мм 5,0-б,ОПрочность при500 С, МПа 98,0-118Данный чугун обладает высокимилитейными свойствами, но характеризуется низкой динамической прочностьюнедостаточной окалиностойкостью итермической, стойкостью при температуре нагрева до 800-900 С. оПри нагреве изделий из него до700 С термическая стойкость составляет 400-750 циклов, а при нагреведо 900 С - не превышает 220-2 бО циклов,Бель изобретения - повышение динамической прочности, окалиностойкостии термической стойкости.Поставленная цель достигается темРчто чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, алюминий, медь,титан, кальций, редкоэемельнь 1 е металлы и железо, дополнительно содержитмолибден, ниобий и азот при следующемсоотношении компонентов, вес,Ъ:Углерод 2,5-4,1Кремний Ою 8-2 кбМарганец 0,2-1,0Фосфор 0,2-1,.0Алюминии 0,01-1,2Медь О, 01-1, 0Титан 0,03-0,2Кальций 0,01-.0,1Редкоземельные металлы 0,01-0,1Молибден 0,1-0,9Ниобий 0,1-0,5Азот 0,01-0,05Железо ОстальноеВведение в высокофосфористый чугун молибдена в количестве 0,1-0,9 нес.Ъобеспечивает упрочнение металлическойосновы, повышение окалиностойкости,прочностных и пластических свойств,При внедении его в нысокофосфористыйчугун в количестве менее 0,1 вес.Ъизменение свойств незначительны, апри увеличении его концентрации более 0,9 вес,Ъ увеличивается отбел отливок, снижается динамическая проччость. При содержании в чугуне 0,1- 0,5 вес.Ъ ниобия повышается окалиностойкость и динамическая прочность.При вводе его до 0,1 вес.Ъ положительное влияние проявляется незначительно. При увеличении содержания ниобия уменьшается охрупчивающее влияние фосфора, алюминия, фосфидной и сульфидной эвтектик, в результате чего повышается динамическая прочность чугуна. Увеличение концентрации ниобия более 0,5 вес,Ъ способствует увеличению процесса плавки и снижа-. ет жидкотекучесть чугуна.1 О 84 ЗЗО его концентрации выше снижает динамическую прочность отливок,Выплавку чугуна различных составов производят в индукционных электрических печах с кислым тиглем. Эаливку металла в оболочковые формы для получения образцов, технологических проб и отливок производят при 1380 С, В табл.1 приведены составы . исследований чугунов; в табл.2 - их механические свойства, термическая стойкость и окалиностойкость. Содержание компонентов, вес. Компоненты Предложенный чугун11 Известный чугун 1 23 4Ф 3,1 4,1 2,5 З,б 3,8 2,5 УглеродКремнийМарганец 0,8 2,6 1,9 1,2 0,5 1,0 0,2 0,5 0,7 0,7 Фосфор 0,5 0,5 1,0 1,2 0,2 0,7 0,7 1,2 0,4 0,01 0,5 АлюминийМедьТитанКалЬций о,1 0,7 1,0 0,3 - 0,5 0,01 0,03 0,01 0,1 0,1 0,2 0,05 0,2 о,2 0,1 0,03 0,05 0,1 Редкоземельныеметаллы 0,01 0,1 0,1 0,05 0,03 Молибден Ниобий АзотЖелезо 0,9 0,35 0,52 0,1 0,1 0,5 0,31 0,37 0,03 0,05 0,02 0,01 Остальное Остальное Таблица 2 Характеристики Показатели свойств чугунов Предел прочностйпри растяжении,МПаДинамическаяпрочность:МД Ум 2. 209 220 284 295 0,020 0,013 0,126 0,090 0,108 0,094 5,4 8,7 10,2 9,4 6,0 9,2 824 930 712 260 220 15,6 1,5 2,6 4,8 2,.0 21,8 Стрела прогиба, ммТермическаястойкость при нагреве до 900 фС, циклов Окалийостойкостьмг/м 2 . ч В качестве азотсодержащей добавки используют азотированный марганец, вводимый в расплав при 1450- 1470 С. Усвоение азота чугуном из азотированного марганца, содержащего 5 4,5 вес, азота, составляет 37,341,2. Усвоение молибдена и ниобия вводимых вместе с другими шихтовыми материалами непосредственно в печь, соответственно достигает 98,7 и 10 89,3. При переливе металла из печив разливочные ковши потеря температуры металлом составляет 45-55 С,Таблица 11084330 10 Составитель Н.КосторнойРедактор А.Долинич ТехредИ.Иетелева, Корректор.И, Муска Заказ 1930/21 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва,Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г.ужгород, ул.Проектная,4 Как видно из табл.2, величины окалиностойкости, прочностных характеристик и термической стойкости превышают те же величины у известного чугуна.Эксплуатационная стойкость предложенного чугуна в сопоставлении с базовым чугуном уйеличивается при работе отливок в условиях теплосмен при нагреве не более 900 аС в 1,6- 2,8 раэ, при работе в условиях трения и повышенных температур - на/28-92, при работе отливок типа вставок штампов горячей штамповки в 2,1- 3,6 раз.Испытания и сопоставительный анализ затрат на производство отливок показали, что при работе в условиях теплосмен достигается экономия в среднем от 12 до 18 руб. на тонну годного литья. При объеме использования предложенного чугуна в 5 тыс.тонн и экономии на 1 т годного 18 руб, экономический эФФект составит 90 тыс. руб. в год,