Чугун

(9) (И51) 4 С 22 С 37/10 РЕТ И ЕЛЬСТВ 4396150/223,03.8807.12.89,Проиэводсельмаш"П.Н.Радькарукович,ботающих в условиях тепловь и кавитации при нагреве. Це ретения является повышение онной стойкости и вязкости ния при 700-900 С, Предложе гун содержит, мас.7: углеро кремний 2,6-3,6, марганец О, кель 0,8-1,3; медь 0,05-0,19 0,07-0,11, цирконий 0,05-6,1 0,06-0,09, кальций 0,002-0,0 вольфрама 0,002-0,06, молиб 0,35; нитриды хрома 0,005-0, риды бария 0,002-0,01 з иттри 0,03, железо остальное. Пре чугун имеет кавитационную ст при 700 СС 8,3-12,6 мг/гс, пр 15,7-21,5 мг/гс и вязкость ния К при 700 С 252-270 кгспри 900 фС 232-249 кгс -ф,21) 22) юл. Рвенное динение Гом(54) ЧУГУН (57) Изобр ласти метал ение относитс лучению кон ванного чуг табл.,06-0,09 002-0,01 002-0,030,12-0,35 ЛантанКальцийИттрийИолибденБоридывольфрамаНитриды хромНитриды барияЖелезо 0,002-0,060,005-0,62 0,002-0,01 Остальное кавиазсостав а, борки бария онную ия при дение в молибде ов хром кавитацЕУглеродКремнийМарганецНикельИедьИагнийЦирконий 1,8-2,9 2,6-3,6 0,5-1,5 0,8-1,3 0,05-0,190,07-0,11 0,05-6,10 аэру ительное введение боридов в укаэанных пределах упро ицу до 900 С, микролегиру чГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ А ВТОРСКОМЪ СВ в, М.И.Карпенко,С.М.Бадюкова и В,И,Ие ргии, в частности к порукционного ниэколегиро а для литых деталей,раИзобретение относится к металлгии, в частности к получению консционного низколегированного чугундля литых деталей, работающих вловиях тепловых ударов и кавитациипри нагреве до 700-900 С,Цель изобретения - повышениетационной стойкости и вязкости ррушения при 700-900 С,Предлагаемый чугун содержит,Дополнительное в предлагаемого чугундов вольфрама, нитрид значительно повышает стойкость и вязкость 700-900 С. Дополн вольфрама няет матрее дисперсными частицами боридов и повышая ее стабильность, что существенно повышает кавитационную стойкость при 700-900 С при сохранении вязкости5 разрушения на высоком уровне, При содержании боридов вольфрама до0,002 мас,их влияние на структуру чугуна - кавитационную стойкость незначительно, а при увеличении их концент 1 О рации более 0,06 мас. . снижаются литейные свойства, ударная вязкость и вязкость раэрушения при 700-900 С,Введение молибдена в количестве 0,12-0,35 мас,% повьппает термическую стойкость и сопротивляемость износу при повышенных температурах, что способствует повышению кавитационной и эксплуатационной стойкости чугуна при 700-900 С, Верхний предел концентрации ограничен содержанием, вьппе которого возрастает количество карбидных фаэ, что снижает вязкость разрушения, а при, содержании молибдена до О, 12 мас, % термостойкость и 25 сопротивляемость кавитации при нагреве до 700-900 С недостаточны. Нитриды хрома и бария вводятся для измельчения структуры чугуна и повышения вязкости разрушения при повышенных температурах, При этом нитриды хрома повышают карбидообразование и кавитационную стойкость, а нитриды бария оказывают графитиэирующее влияние и их максимальные концентрации35 ограничены соответственно пределами 0,62 и 0,01 мас,7, вьппе которых снижается стабильность структуры, упругопластические свойства и термостой 40 кость. При их концентрации до 0,005 и 0,002 мас.стабильность структуры и свойств при 700-900 С недостаточна.Введение меди в пределах 0,05- 0,19 мас.7 и кальция 0,002-0,01 мас,Х повьппает усвояемость нитридов, боридов и легирующих компонентов, упруго- пластические свойства и компактность фазовых составляющих, что способст 50 вует повьппению кавитационной стойкости при 700-900 С. Повышение содержания меди более 0,19 мас.7 и кальция более 0,01 мас.% не приводит к повышению усвояемости и свойств чугуна, а при снижении их ниже нижних пределов возрастает количество остроугольных фаэ в структуре и снижается вязкость разрушения. В предлагаемом чугуне содержание кремния - повышенное, а углерода - пониженное (1,8-2,9 мас,7.) для повьппения термической и кавитационной стойкости, Содержание марганца повышено до 0,5-1,5 мас,% иэ необходимости повышения стойкости к многократным термическим ударам и вязкости разрушения при 700-900 С, Верхние их концентрации ограничены пределами, вьппе которых отмечается образование Ледебуритной эвтектики и снижение упругопластических свойств чугуна. Содержание поверхностно-активных модификаторов (магний, 0,07-0, 11 мас.Х, лантан 0,06-0,09 мас,7. и иттрий 0,002-0,03 мас. ) обеспечивает повышение фактораформш графита и .сметаллических включений и высокие прочностные и эксплуатационные свойства.Их верхние пределы концентраций представ. ляют содержания, вьппе которых растет угар и снижаются вязкость разрушения и термостойкость при повьппенных температурах, При снижении их концентрации менее нижних пределов модифицирующий эффект и упругопластические свойства снижаются.Введение в чугун никеля в количестве 0,8-1,3 мас.% упрочняет и стабилизирует структуру, повышает сопротивляемость многократным термическим .ударам и износу, что обеспечивает высокую кавитационную стойкость при 700-900 С. Содержание никеля менее 0,8 мас,не обеспечивает существенного повьппения термической и кавитационной стойкости при температуре боолее 700 С, а при концентрации его более 1,3 мас, . снижается вязкостьразрушения при незначительном росте прочностных свойств и кавитационной стойкости.Цирконий в количестве 0,05-6, 1 мас.% легирует матрицу и проявляет себя в чугуне при кристаллизации как модификатор второго рода, снижает дисперсность структуры и повьппает термостойкость чугуна, что способствует стабилизации кавитационной стойкости и вязкости чугуна, При содержании циркония более 6,1 мас. . могут ухудшаться литейные свойства и стабильность структуры чугуна, возрастает количествов структуре остроугольных карбидов,что снижает вязкость разрушения и ударную вязкость.5 15П р и м е р. Чугун выплавляютв индукционной печи ЛЗВ. В качестве шихтовых, материалов используют литейные коксовые чугуны ЛКи ЛК-З,передельныйчугун М 1, чугунный лом18 А, стальной лом 1 А, бориды вольфрама ВБ, измельченные брикеты нитридов хрома ФХ 100 Н и нитридов барияФБа 2 Н, ферромолибден Мо 2, ферромарганец Мн 1 и другие ферросплавы, Температура перегрева расплава 1480-1500 С.Ферромолибден и бориды вольфрама вводятв печь после рафинирования расплава кальцинированной содой в дробленом до фракции 0,1-3,0 мм виде вместе с медной выСечкой. Модифицирование расплава производят при выпуске расплава в ковш механической смесьюиэ магниевой лигатуры ЖКМК, нитридов хрома и бора, металлического иттрия Ит, лантана и 75 Е-ного ферросилиция, Температура модифицироваония 1430-1450 С. Заливку расплавапроизводят в сухие оболочковые формы для получения технологическихпроб, отливок и образцов для механических испытаний,В табл. 1 приведены химические составы известного и предлагаемого чугунов опытных плавок.Механические свойства определяютна образцах У 10 мм с расчетнойдлиной 50 мм и на образцах размером10 хОх 55 мм.Стойкость против многократногоудара оценивают при симметричном изгибе цилиндрических ( ф 10 мм) образцов на машине 11 УИ 600 при нагрузке300 МПа. Кавитационную стойкостьопределяют на испытательных стендахпри воздействии паромасляных сред,загрязненных абразивом. Кавитационную стойкость определяютна испытательных газоабразивных стру 27309 6еударных стендах 1 ГС М при скоростипотоков 35 м/с и загрязнении их частицами карбида кремния марки КЧ сразмерами частиц 0,63 мм,Результаты испытаний приведеныв табл.2.Как видно из табл,2 предлагаемыйчугун обладает более высокими механическими свойствами, удароустойчивостью и кавитационной стойкостьюпри 700-900 С, чем известный чугун,Использование предлагаемого чугуна для термостойких отливок и деталей термических печей, работающихв условиях ударных нагрузок и повышенных температур, позволяет повыситьих стойкость.Ф о р м у л а и э обретения20 0,002-0,06 0,005-0,62 0,002-0,01 Остальное Чугун, содержащий углерод, кремний,марганец, никель, медь, магний, кальций, лантан, иттрий, цирконий и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, 25 с целью повьпдения кавитационнойстойкости и вязкости разрушения прио700-900 С, он дополнительно содержит ,молибден, бориды вольфрама, нитриды хрома и нитриды бария при следующем 30 соотношении компонентов,мас,.7:Углерод 1,8-2,9Кремний 2,6-3,6Марганец 0,5-1,5Никель 0,8-1,335Медь 0 05-0 19У УМагний 0,07-0,11Кальций 0,002-0,01Лантан 0,06-0,09Иттрий 0,002-0,034 О 1 ирконий 0,05-6,11 олибден 0,12-0,35Бориды вольфрамаНитриды хромаНитриды барияЖелезо1527309 Т а б л и ц а 1 Химический состав, мас,тЪ Компоненты Предлагаемый чугун стный чугунг 2,6 3,1 1,0 1,8 3,6 0,5 0,8 0,0 3,02,10 леродемни МарганецНикель,0 0,010,005стально 0,0050,002стально 0,620,01стально рия Остальн а б л и Известный чугун Предлагаемый чугун Покаэателе2 3 4Ъ885 920 927 650,35 1,91 267 245 27 24 252 232 8 315,7 8,73 50 21,5 18 1912 60 Составитель Н,ШепитькоПетраш Техред Л. Олийнык Кор Редактор ор О.Ципл ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,10 Предел прочности при растяжении, МПа Ударная вязкость МДЖ/иВязкость разрушения,з/гКс,кгс ммпри 700 Спри 900 СКавитационнаястойкость, мг/гс;при 700 ОСпри 900 С Удароустойчивость, цикл аз 7486/37 Тираж 576 Подписное 2,9 2,6 1,5 АЗ 0,19 6,10 0,11 0,09 0,01 0,03 0,35