Чугун

.ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССПО АЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬГПФ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ РСИОМУ С едкоземельныотличаюс целью повышстойкости вк средах, онследующем со ошниченк ношен 3,0-3,61,8-2,53-61,8-2,50,4-0,6О, 01 "О, 10 гл(56) 1. Авторское свВ 428032, кл. С 22 С2. Авторское свидпо заявке У 3508398,1982. альцийедкоземель 54)(57) ЧУГУН, содеркремний, марганец, мед ые элеий углерод алюминий,0,03-0,2 Остально менты Железо 3 ф.85. Бюл. Уагута, И,Н.МирИ.В.Лопата,В.И,Рыженкринов идетельство СССР 37/00, 1976,етельство СССР кл. С 22 С 37/1 кальций,и железо,тем, что,абразивноагрессивньпоненты вмас.%: ремнийарганедьАлюмин элементы щ и й с я ния гидро одных и одержит к2,5-4, 1 0,8-2,6 0,2-1,0 0,01-1,0 0,01-1,2 0,01-0, 1 Изобретение относится к металлургии в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях гидро- и корроэионно-абразивного износа. 5Известен чугун 11 1, содержащий,мас.%:Углерод 3-3,6Кремний 2-2,5Марганец 4-5,0Медь 1,8-2,5Алюминий 0,4-0,6Железо ОстальноеОднако указанный чугун имеет недостаточную гидроабразивную стойкость в водных и агрессивных средах.Наиболее близким к предположенному по технической сущности и достигаемому результату является чугун 21,содержащий компоненты в следующем 20соотношении, вес.%:УглеродКремнийМарганецМедь 25АлюминийКальцийРедкоземельные металлы 0,01-0,1Фосфор 0,2-1,0 30Титан 0,03-0,2Ванадий 0,1-0,5Бор 0,01-0,09Азот О, 06-0,18Железо Остальное35Недостатками известного чугунаявляются наличие в его составе дефицинтных материалов, таких как ванадий и титан, невозможность выплавки его в вагранке, когда кремний 40находится на нижнем пределе. Известный чугун обладает также недостаточ -ной гидроабразивной стойкостью вводных и агрессивных средах,Цель изобретения - повышение гидроабразивной. стойкости чугуна вводных и агрессивных средах,Указанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, медь, алюминий,кальций, редкоземельные элементыи железо, содержит компоненты вследующем соотношении, мас,%:Углерод 3-3,6Кремний 1,8-2,5 55Марганец 3-6,0Медь - 1,8-2,5.Алюминий 0,4-0,60,01-0,1 КальцийРедкоземельныеметаллы 0,03-0,20Железо ОстальноеЧугун предложенного состава обладает следующими свойствами:Предел прочности приизгибе, МПа 450-700Твердость по Бринелю,НВ, МПа 2410-3630Чугун предложенного состава отличается от базового объекта (прототипа) тем, что в его составе отсутствуют титан, ванадий, бор и азоти существенно изменены соотношениямарганца и меди.Такое изменение химического состава приводит к получению перлитомартенситной и перлитомартенситноаустенитной структур чугуна и повышение его гидроабразивной стойкостив водных и агрессивных средах,Содержание марганца (3,0%) имеди (1,8%) установлено исходя изтого, чтобы в структуре чугуна прикристаллизации отливок не было феррита и неустойчивых продуктов распада аустенита. При таком содержании марганца и меди в соотношениис другими элементами (углеродом,кремнием, алюминием, кальцием иРЗМ) структура чугуна состоит из40-50% перлита, 20-25% троостита,5-15% мартенсита и 2-6% карбидов.Верхние пределы по марганцу(6,0%) и меди (2,5%) установлены,исходя из условий получения чугунас неустойчивой аустенитной структурой. При увеличении содержания марганца более 6% и меди более 2,5%в структуре чугуна увеличиваетсясодержание аустенита и карбидов, чтоприводит к понижению .коррозионноабразивной стойкости чугуна,Рентгеноструктурный анализ показал, что карбиды в предложенном чугуне состоят в основном иэ карбидовжелеза и марганца. Такие карбидыявляются некоррозионностойкими и поэтому в процессе коррозионно-абразивного износа растворяются быстрееосновной матрицы, что ускоряет коррозионно-абразивный износ чугуна.Нижние пределы содержания кальция(0,01%) и РЗМ (0,03%) обусловленыих модифицирующим действием на улучшение формы графита, упрочнение металлической основы чугуна, умень3йшение отбела, что в конечном счетеприводит к улучшению гидроабразивнойстойкости в водных и агрессивныхсредах.Повышение содержания кальция более О, 17 является неэффективным, аувеличение содержания РЗМ более0,203 приводит к увеличению количества карбидов, повышению твердостии ухудшению механической обработкичугуна.Пределы содержания алюминия впредлагаемом чугуне выбраны из технологических условий, обеспечивающих необходимую механическую обработку отливок за счет подавления восновном карбидообразования в чугуне.В предлагаемом чугуне содержаниетаких примесей, как сера и фосфор,не должно превышать 0,1 и 0,4 Х соответственно.Плавку предлагаемого чугуна можно производить в вагранке, электродуговой и индукционной печах. Приплавке используются шихтовые материалы, применяемые при производствеобычных серых чугунов (литейные ипередельные чугуны, медь, алюминий,ферромарганец, лигатуры с РЗМ, силикокальций).При плавке чугуна в вагранке фер.ромарганец вводят в шихту вместе сдругими материалами, а при плавкечугуна в электродуговой и индукционной печах рекомендуется вводить ферромарганец и медь после расплаваметалла за 15 мин до его выпуска,Это позволяет уменьшить угар меди имарганца до 0-5 Х. Алюминий и лигатуры с РЗМ вводят в ковш перед выпуском металла,67229 4Заливку металла необходимо производить при 1380-1390 С. Перед заливкой с целью уменьшения неравномерного распределения меди в отливкахметалл необходимо тщательно перемешивать.Для получения предложенного чугуна были изготовлены три смесиингредиентов в пределах указанного 10 химического состава и две смесис запредельными значениями химического состава чугуна. Химический состав выплавленных чугунов и результаты гидро- и коррозионно-абразивных 15 испытаний представлены в таблице.Испытания на гидроабразивнуюстойкость в водных н агрессивныхсредах осуществляли в установке типа Штауфера при линейной скоростидвижения образцов равной 5,5 м(спри соотношении кварцита и воды (апри коррозионно-абразивном износе -кварцита и 57-ного водного раствора НБО) равной 2:1.25Относительную износостойкостьопределяли как отношение потеривеса образца прототипа к отношениюпотери веса испытуемых образцов (предлагаемую чугун).Результаты сравнительных испытаний показали, что по сравнению сбазовым объектом (прототипом) предлагаемый чугун в 2, 1-2,5 раза превышает его по гидроабразивной и.в 35 1,25-1,б. раза по коррозионно-абразивной стойкости.Экономический эффект достигается за счет увеличения срока службыдеталей (шламовых и кислотных насосов, трубопроводной арматуры) из чугуна предложенного состава.- лм мл ло о1а мо о л оа а л:ч о олм л лСЧ олм лМ 1 м 3 о ф 3 1 о Ф ф В йд фо о о о 0 м а сч л л ФЧ СЧ л м м