Чугун

ошниченк ью повышнно-абржит комп роз сод отн тельство ССС,5-2,005-0, 10стально МедьХромАлюминийКальцийЖелезо СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ 3598004/22-0224.03.8315.02,85. Бюл. УВ.И. Лагута и И.Н669.15-196(088.8)1. Авторское свид036, кл. С 22 С 3Авторское свндет763, кл. С 22 С 339766 35 40 5 О 1 11Изобретение относится к областиметаллургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок,работающих в условиях трения с абразивной и коррозионной средой,Известен;чугун 113, содержащий,мас.%:Углерод 0,9-1,3Кремний 1,5-2,0Марганец 0,3-0,8Хром 14-16Алюминий О, 1-2,5РЗМ О, 01-0, 30Медь 1-2Фосфор О, 01-0,6Сера До 0,04Железо ОстальноеИзвестный чугун имеет недостаточные коррозионную и корроэионно"аб разивную стойкость.Наиболее близким к предложенномуявляется чугун .23 следующего состава, мас,%;гУглерод 3,2-3,8Кремний 1, 5-2,6Марганец 0,3-0, 7Никель О, 1-0,5Медь 0,1-0,5Хром О, 1-0,3Алюминий О, 1-0,5Кальций 001-010Ванадий 0,05-0,20Азот 0,006-0,025Железо ОстальноеОднако известный чугун обладаетнедостаточной коррозионной и коррозионно-абразивной стойкостью.Цель изобретения - повышениекоррозионной и коррозионно-абразивной стойкости чугуна,Укаэанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром,алюминий, кальций и железо, содержиткомпоненты в следующем соотношении,мас.%,Углерод 2,0-3,5Кремний 0,5.1,2М. рганец 6-2Н кель 6-8Медь 2-8Хром 0,1 "2,0Алюминий 0,5-2,0Кальций О, 05-0,10Железо ОстальноеПределы никеля. выбраны, исходяиз его экономичного содержания всплаве и получения высокой коррози"онной и коррозионно-абразивной стой-,кости чугуна. Уменьшение содержанияникеля ниже нижнего предела ведетк резкому ухудшению коррозионнойстойкости и увеличению коррозионноабразивного износа, Повышение никеля выше верхнего предела несколько уменьшает потери веса при корроэиции однако увеличивает коррозионно-абразивный износ./Пределы содержания марганца выбраны, исходя из сохранения в сплаве устойчивой аустенитной структуры, при минимальном содержании в сплаве никеля и повышения за счет его содержания коррозионно-абразивной стойкости чугуна. Уменьшение содержания марганца ниже нижнего предела не позволяет получить устойчивую аустенитную структуру,прп минимальном содержании в сплаве никеля увеличение содержания мар - ганца выше верхнего предела приводит к увеличению количества карбидов в сплаве, увеличению твердости и ухудшению механической обработки чугуна.Медь относится к элементам, которые расширяют аустенитную область,снижают температуру мартенситногопревращения, способствуют переохлаж -дению аустенита и оказывают значительное влияние на коррозионную стойкость чугуна. Нижний предел содержания меди выбран из условий полуцения сплава с устойчивой аустенитной структурой и высокой корроэионной стойкостью. Верхний предел содержания меди выбран из условий ее максимальной растворимости в чу уие, получения стабильной устойчивой аустенитной структуры и высокой коррозионной стойкости сплава. Увеличение содержания меди выше верхнего предела способствует ее вьделению в сплаве в свободном состоянииКремний и алюминий ухудшают коррозионную стойкость чугуна в серной кислоте. Однако действие алюминия на ухудшение коррозионной стойкости чугуна в 1,4-1,5 раза слабее кремния. Следовательно, с точки зрения увеличения коррозионной стойкости сплава замена кремния алюминием является выгодной. Однако с уменьшением в сплаве кремния возрастаеттвердость чугуна, увеличиваетсяколичество карбидов, ухудшается40 3 113976 чугун совместно кальция и алюминия обеспечивается необходимая графитизация чугуна, уменьшается количество карбиДов, уменьшается твердость чугуна и улучшается его механическая обработка. Кроме того, ввод кальция в чугун способствует получению графита более компактной формы, что увеличивает корроэионную и коррозионно-абразивную стойкость чугуна и повышает его механические свойства.В предложенном чугуне в сравнении с прототипом уменьшено содержание кремния с 1,5-2,67 до 0,5-1,2%," что позволяет увеличить его коррозионную и коррозионно-абразивную стойкость, увеличен верхний предел алюми .ния до 2,07., что необходимо для подавления карбидообраэования в чугуне при нахождении марганца на верхнем пределе. Содержание. хрома в предложенном чугуне находится в пределах 0,125 2,0%. Увеличение верхнего предела хрома до 2,07 позволяет повысить коррозионно-абразивную стойкость чугуна за счет получения износостойких и коррозионно-стойких карбидов. Увеличение хрома более 2,07. при. водит к повышению твердости и ухудшению обрабатываемости резанием, особенно когда хром в сочетании с марганцем находятся на верхнем пределе. В предложенном чугуне содержаниетаких примесей, как сера и фосфорне должно превышать 0,1-0,47. Плавку предлагаемого чугуна можно производить в вагранке, электродуговой и индукционной печи. При плавке используются обычные шихтовые материалы, применяемые при производ стве отливок из никель-марганцевых чугунов типа "нирезист", "номаг" и обычным серых чугунов (литейные, передельные чугуны, никель, медь, алюминий, РеМп., БСа, ГеСг. При плавке чугуна в злектродуговой и индукционной печах рекомендуется вводить ферромарганец и медь после расплава металла за 15 мин до его 6 4выпуска. Это позволяет уменьшитьугар меди и марганца до 0-5%. Алюминий необходимо вводить в ковш передвыпуском металла, а при содержанииего в сплаве более 17. можно вводить.часть алюминия в печь вместе с ферромарганцем и медью. Силикокальцийв кусках вводится в печь совместносо всеми шихтовыми материалами,однако в виде порошка его можно вводить и в ковш перед выпуском металла.Заливку металла рекомендуется производить при 1380-1390. Перед заливкой для уменьшения неравномерногораспределения меди в отливках металлрекомендуется тщательно перемешиватьЖидкотекучесть чугуна по спиральнойпробе составляет 600-900 мм,Для получения предложенного чугуна были изготовлены четыре -смесиингредиентов в пределах предлагаемого химического состава и две смеси,включающие запредельные значенияхимического состава чугуна. Химичес"кий состав выплавленных чугуновпредставлен в табл. 1, а результатыкоррозионных и коррозионно-абразивных испытаний - в табл. 2.Испытания на коррозионную стойкость проводили весовым способомв 57-ном водном растворе НЕБОв течение 140 ч при температуреэлектролита 20 С (293 К), а испытание на коррозионно-абразивную стойкость проводили в смеси кварцитаи 5%-ного водного раствора Н 2 Б 04,при соотношении твердого к жидкости2:1. Испытания проводили в установкетипа Штауфера при линейной скоростидвижения образцов, равной 5,5 м/с.Относительную износостойкость определяли, как отношение потери весаобразцом прототипак отношению потеривеса испытуемых образцовРезультаты сравнительных испыта- -ний показали, что по сравнению сбазовым объектом (прототипом) предложенный чугун более чем в 20 разпревышает его по коррозионной стойкости и в 1,54-2,23 раза по коррозионно-абразивному износу.Экономический эффект достигаетсяза счет увеличения срока службыдеталей (кислотных насосов) из чугуна предложенного состава.Смесь С 81 Ип Са М Ч г,О О,5 6,О 6,О 2,О О, 1 О,5 2,75 0,8 9,0 7,2 4,7 1,0 1,2 0,05 0,07 1 эг био био 8 эо 2 эо гфо 1,2 12,0 8,0 8,0 2,0 2,0 1 4 13 О 12 О 8 5 2 2 2 1 0,1 3,5 0,1 0,15 3,8 0,4 5,8 4,6 2,0 - 0,4 0,01 2,0 Прототип 3,6 2,4 0,6 О, 15 О, 15 О, 15 0,3 0,04 0,006 0,08300 НВ, Скорость мм ИПа коррозии,г/(м ч)