Сплав на основе железа

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК С 22 С 38/50ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТЮОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯИ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Институт проблем литья АН Украинской ССР(56) 1. Авторское свидетельство СССРУ 668971, кл. С 22 С 38/42, 1977.2. Авторское свидетельство СССР9 692893, кл. С 22 С 38/40, 197780,1 106847 А(54) (57) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод, кремний, никель и хром, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения трещнноустойчивости и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.7:Углерод 0,6-1,2Кремний 9,0-1 1,0 Никель 0,6-1,0Хром 0,1-0,5Титан 0,3-0,5Железо Остальное110684Изобретение относится к металлургии и литейному производству и можетбыть использовано для агрегатов иузлов, работающих в условиях воздействия агрессивных сред, напримерсерной кислоты.В условиях действия серной кислоты достаточно высокой ст йкостью обладают сплавы с высоким одержаниемкремния - свыше 15%.10Известен сплав следующего химического состава, мас, 7:Углерод 0,9-1,0Кремний 12-13Никел ь 0,9-1,0Медь 1 ф 4-1 5Хром 0,9-1,0РЗМ 0,1-0,15Железо Остал ьно еДанный сплав имеет повышенные проч-,ностные характеристики. Так,30 кг/мм (при изгибе), 6 б =12- 14 кг/мм (при растяжении),а= 0,4-0,8 кгм/см и коррозионная2стойкость в 407,-ном растворе Н 804при 60 С составляет 0,03400,0710 мм/год 1 1 3.Недостатком данного сплава является его низкая технологичность и,в первую очередь, повышенная склонность к трещинообразованию, что обусловливается повышенным содержаниемкремния и образованием, вследствиеэтого, легированного кремнием феррита и силицидов типа Ге 55 5. Особенно это проявляется прй лйтье тонкостенных отливок, в покрытиях, наносимых методом намораживания.Наиболее близким .по достигаемому результату к предлагаемому являет 40ся сплав на основе железа следующего химического состава, мас.%:Углерод 0,9-1,0Кремний 12,0-13,0Никел ь 1,9-2,0Хром 0,9-1,0Марганец 0,5-0,6Резкоземельные Низкое содержание кремния по срав,нению с известным сплавом обусловлено его влиянием на трещиноустойчивость. Уменьшение прсцентного содержания кремния ниже 117 приводит к уменьшению трещин и это проявляется тем сильнее, чем ниже содержание кремния, однако при этом резко уменьшается коррозионная стойкость сплава. По данным исследований титан обеспечивает повышение коррозионной стойкости при содержании крем- ния свыше 9%, что объясняется его влиянием .на эффективное содержание кремния. Уменьшение количества вводимого кремния приводит к снижению коррозионной стойкости сплава. Увеличение содержания кремния в сплаве выше указанного предела приводит к образованию хрупких составляющих силицидов железа (Ге 51, ГеВг), т,е. к образованию трещин. 0,1-0,15Остальное металлыЖелезо 50 55 Данный сплав имеет повышенныепрочностные характеристики. Так,б = 30-32 кг/мм" (при изгибе),6 = 14-16 кг/мм 2 (при растяжении),ан = 0,5-0,8 кгм/см и коррозионная2стойкость в серной кислоте при60"С в течение 400 ч - 0,0380,086 мм/год 2 . 7 2Недостатком известного сплаваявляется его низкая трещиноустойчивость и коррозионная стойкость,что обусловлено повышенным содержанием кремния и образованием, вследствие этого, лигированного кремниемферрита и силицидов типа РеЯг 5.Особенно это проявляется при литьетонкостенных отливок в покрытиях,наносимых методом намораживания.Целью изобретения является повышение трещиноустойчивости и коррозионной стойкости,Поставленная цель достигаетсятем, что сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, никельи хром, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.7.: Углерод 0,6-1, 2Кремний 9,0-11,0Никель 0,6- 1,0Хром О, 1-0,5Титан 0,3-0,5Железо ОстальноеПри снижении количества углерода относительно рекомендуемых пределов снижается жидкотекучесть сплава, а увеличение содержания углерода более 1,27 вызывает выпадение избыточного феррита в виде крупных включений или спели, вследствие чего в отливках увеличивается пористость и ухудшается коррозионная стойкость сплава.(3-5) и сплавы с составами, выходящими из заявляеьи пределов (2, 6и 7). Заливались образцы на трешиноустойчивость в виде незамкнутого параллелепипеда, намороженного на стальную трубку, а также образцы беэ надреза на ударную вязкость и образцына весовую (общую) коррозию. Температура заливки 1280-1300 С. Испыта 10 ния на коррозионную стойкость проводились в среде 94,57-ной кипящейсерной кислоты на установке, основными элементами которой являются реактор для испытания образцов и об 1 ратный холодильник. Нагрев образцовосуществляли в печи, температуру вкоторой регулируют с помощью КСПЗ-ПИ(точность +2 с). Регистрация температуры производилась термопарами ТХА20 в комплексе с потенциометром Ш 4500.Достигаемый уровень свойств предлагаемого сплава позволяет испольТаблица 1Химический состав, мас. 7С Бд Иа Мп Сг Т РЗМ Ге Сплав Известный 0,10 Остальное 1,0 12,3 1,9 0,5 0,92 Предлагаемый2 0,6 9,00,6 0,1 0,2 1,2 10,5 1,0 08 110 06 0,30,1 0,4 0,3 0,6 9,0 0,7 0,4 7,4 1,5 1,0 11,5 0,6 0,5 0,5 0,8 0,8 0,5 0,6 3Количество вводимого никеля и хрома определено с учетом его влия. ния на коррозионную стойкость. Снижение количества вводимого никеля с 0,67. не оказывает значительного влияния на коррозионную стойкость сплава. Увеличивать содержание никеля в сплаве более 17 нецелесообразно, так как заметно увеличивается стоимость сплава без резкого увеличения его коррозионной стойкости.При увеличении содержания хрома более 0,57. заметно увеличивается хрупкость сплава за счет выделения самостоятельных фаз. Содержание хрома менее 0,17 не оказывает существенного влияния на коррозионную стойкость сплава.По данным исследований количество вводимого титана определено с учетом повышения коррозионной стойкости сплава при содержании кремния свыше 97., что объясняется его влиянием на эффективное содержание кремния. При увеличении содержания титана свыше 0,57. за счет образования самостоятельных титансодержащих включений (например, карбида титана) коррозионная стойкость сплава уменьшается. При содержании титана менее 0,37. из-за недостаточно высокого эффективного содержания кремния (ввод титана способствует увеличению этого содержания) коррозионная стойкость резко падает.Были выплавлены: известный сплав, сплавы по предлагаемому составу зовать его взамен высококремнистых сплавов, содержащих свыше 127. Бь и дополнительно легированных различными элементами, например молибденом,Внедрение предлагаемого сплава позволит обеспечить получение новых конструкций теплообменных биметаллических труб, обеспечивающих реализацию конденсаторного принципа получения серной кислоты.В табл. 1 приведен химический состав сплавов, в табл. 2 - свойства сплавов.Ударнаявязкость,ан 2кгм/см Коррозионнаястойкость,мм/год Трещиноустойчивость, длинатрещин, Ю, мм Сплав Известный 0,8 29 13 0,013 187 Предлагаемый2 28 14,534 16 0,9 141 1,05 72 34,5 17,5 87 1,4 33 ю 5 16 68 1,2 26 14 96 34 16 0,5 Составитель Г. ДудикРедактор Г. Волкова Техред Ж. Кастелевич Корректор Д. Мельниченко Подписное Заказ 5726/20 Тираж 603 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д, 4/5. Достигаемый уровень свойств предлагаемого сплава позволяет использовать его взамен известного высококремнистого сплава, содержащего свыше 123 81, вследствие чего известный сплав обладает низкой трещиноустойчивостью. Получение теплооб" менных труб с использованием извесь" 0,0250,00340,00980,0370,019 ного сплава невозможно, а также 30 невозможна и реализация конденсаторного принципа получения сернойкислоты.Ожидаемый зкономический эффектсоставит 1000 руб. на каждом теплообменнике, применяемом в условияхНово"Полоцкого завода,