Чугун

.1 С 22 С 37/10 ГОСУ,:ТАР СТ НЕ Н Ь Й КОЧИ 1 Б 1ПО ИЗОГРБгЧИЯЧ И ОТКРЫ 1 ИГРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕЕНИК АВТОРСКОМ" .СВИГЕ ГсГ Г.;ТВ у(56) Патент Японии М 56-42,60 ".л. С 22 С 37/О, 1981АвтоЯское свидет;лье"СГ;- М. 1214778, кл. С 2". С "/О", ".98 г 54) ЧУГ.-7) Изобретение отнес ся к,",таллур;, и може 1 быть испо" -ов,н,. ри ,. Я;одтВе 01 лиВГ,к для рд с 1 ь л уело; яхе а : теплосмен Цель из. бр .н иЯ - ось" е е Изобре гение относи; с Я к ме-аллрги в частности к разработке сос лава ч,угун; для производства изделий., рас,., лощи", ь словиях резких теплосистем изоса;.ри повы- шенных темпсратурЦель изобретения - п.: ышеИе механических свойств, термостойкости - такж . улучшение фрикционной износостойкости при температурах до 900 С. Изобретение иллюстрируется примерами коКретого применения.Выбор граничных пределое сод- ржания компонентов вгуне предложенного состава обусловлено следующи образо.,.Дополнительное введение молибден в количестве 0,12-0,81 мас," микролегируют металлическую основу, упрочняет ее, увеличивая сопротивление износу, эрозии и кавитации, и повышает коррозионную усталость, микротвердость и термическую 5 О 1671725 ме,анических своиств. термостоикости, а акх е улучшение фрикционной износостойкости при температурах до 900 С, Предложенный чугун содержит, мас.,: С 3 - 3,6; Я 1,8-2,6 Мп 1,6-2,3; Т 0,41 - 0,74; Ег 0,12 - 0,4; МЬ 0,23 - 0,35: ЯЬ 0,02-0,10; бориды лачтана 0,06-0,15; бориды иттрия 0,03-0,17; Са 0,01-0,08; М 0,02 - 0,18; Мо 0,12 - 0,81; Со 0,03-0,15; А 0,45-0,82; Ва 0,012 - 0,032 и Ее 1 ст льное, Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна Мо, Си А 1 и Ва гсзволяет повысить предел прочности ст в 1, . 1 66 раза; КС 1/ е 1 38-1,54 раза и снизи ь Язнос при 900 С более, ем в 12 раз.2 абл,сгоикость, что обеспечивает существенное повьшение кавитационно-зрозионной и экс луатационной стойкости при температурах 800 в 9 С, При концентрации молибдена до 0,12 мас, , упрочнение металличес.кой основы и увеличение сопротивляемссти износу, эрозии и кавитации недо" таточны, а при концентрации его более 0,81 мас.ф, увеличивается выделение нитридов по границам зерен, их коагуляции и снижение пластических свойств и сопротивляемости кавитации и износу, что снижает эксплуатационную стойкость,Дополнительное введение меди в количестве 0,03 - 0,15 мас,повышает стабильность структуры в широком интервале темпеоатур, дисперсность и компактность (фактор формы) углерода, уменьшает содержание неметаллических включений и загрязненность границ зерен, увеличиваетсопротивляемость чугуна напряжениям и знакопеременным динамическим нагрузкам, что обеспечивает повышение кавитационной износостойкости, ударной вязкости и эксплуатационной стойкости при повышенных температурах. При концентрациях меди менее 0,03 мас.ф мик ролегирующий эффект ее и повышение стабильности структуры, каеитационной стойкости и эксплуатационных свойств чугуна не достигается. При концентрации меди более 0,15 мас. 1 ь отмечается усилие елияния ликвации на структуру сплава, выделен е крупных неметаллических включений в литом чугуне и снижение кавитационно-эрозионных и механических свойств как при обычных, так и при повышенных темпера 1 урах (800 в 900).Дополнительное введение бария е количестве 0,012 в ,032 мас,7 ь стерилизует и измельчает структуру, увеличивает прокаливммость и твердость чугуна, улучшает форму графита, оказывает влияние на природу упрочняющих фаз и их термическую стойкость, что способствует снижению износа и повышению кавитационно-эрозионной стойкости. Содержание бариа приня о от концентрации, при которой начи.1 ае т сказываться их влияние на форму графита структуру и кавитационную стойкость. а при содержании его более 0,032 мас , увеличивается угарснижается стабил 1 4 ост свойств,Дополнительное введение элюмини; е. количестве 0,45 - 0,82 мас,спос 15 с те, =,деазации и измельчению ек,.ксений гоафита, повышению эксплуатационной сой кости, трещиностойкости, износостойкости и каеитационно-эрозионной сто;1 кости чу;- на при повышенных температурах. Нижний предел концентрации алюмини, принят от значения, с которого начинает сказыеатьгя его влияния на размеры и форму графита и сопротивляемость термическим ударам, каеитации и эрозии При увеличении концентрации алюминия более 0,82 мас. возрастает угар :плава, увеличиваетса количество нитридов, боридое и неме 1 аллических включений по границам зерен, снижаются пластичсские и эксплуатациочные свойствв чугуна при нагреве и охлаждении, в условиях кавитации, эрозии и износа с повышением температур до 800 - 900 С.Содержание углерода, марганца, ремния в предложенном чугуне выбрано с уче.том практики производства термостойких чугунных отливок с повышенной стабильность стойкости кавитации и эрозии, При увеличвнии их концентрации выше верхних поеделов стабильность прочности, предела 5 10 5 2 О 25 30 а лг, 45 50 55 выносливости и характеристики упруго-пластических свойств снижаются, а при снижении ниже нижних пределов недостаточны литейные свойства, прочность и эксплуатационная стойкость при высоких температупах в услгвиях кавитации, эрозии и фрикционното износа,Тита (К 41 - 0,74 мас Я, ниобий (6,23- 0,35 мас, цирконий (О 12 - 0,4 мас,)ь) и азот (0,02 - 0,18 мас, ) упрочняют и микролегируют матрицу, повышают ее термостойкост ь и кавитационно-эрозионную стойкость при температурах до 950 С, При снижении их содержания ниже нижних пределов сопротивляемость эрозии и кавитаиии низкая. а пои увеличении выше верхних пределое повышается хрупкость и снижается сопротивляемость кавитации. Кроме того, титан при содержании более 0,74 мас, ухудшает форму графита в чугуне,Введение сурьмы измельчает графит, снижает коэффициент термомеханических воздействий, что обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости чугуна при нагреге При концентрации сурьмы до ;, 02 ма:-.опротиеляемос ь эрозии и термомехаичсским воздействиям и эксплуатационна; стойкость чу уна недостаточны, а при он 1,е: "рации сурьмы .олег О,". мас, снижается термичесая стойкость и сопротиеляем.сть чтуна удавам, знакопеременным нагрузкам, кавитации и эрозии.Введение кальция в :оличестве 0.01 - О,О 8 мас.Ф раскислает и модифицирует расплав, очщает границы зерен, повышает эксплуатационную стойкость в условиях теплссмен, каеитации и эрозии Верхний предел ограничен недостаточной растворимостью кальция е чугуне, а при концентрации кальция менее 001 мас,7. модифицирующий эффект недостаточен, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости кокилей, сопроиРляемости :деитдции и эрозии.Бориды иттрия в количестве 0,03- д,17 мас,упрочняют металлическую основу и повышают ее микротвердость и прочность, увеличивают износостойкость чугуна в отливках, термическую и фрикционную теплостойкость при повышенных температурах, что обеспечивает существенное повышение кавитационно-эроэионной стойкости при термическом и фрикционном разогреве до 900 С, При содержании боридое иттрия до 0,03 мас,; увеличение микротвердссти и эксплуатационной стойкости при фрикционном разогреве незначительное, а при концентрации боридое иттрия более О 17 мас.ф; увеличивается количество включений, расположенных по границам ли1671725 40 Таблица 1 тых зерен, снижается динамическая прочность чугуна и кавитационно-эрозионнэя стойкость.Бориды лантана в количестве 0,06 - 0,15 мас. микролегируют металлическую основу, увеличивают ее стабильность до более высоких температур и повышают стабильность предела выносливссти, что обеспечивает снижение износа при кавитации и фрикционном разогреве до 900 С, Нижний предел концентрации боридов лантана принят от значений 0,06 мэс. ), когда заметно повышается микротвердость матрицы и стабильность предела в носливости при нагреве до 900 С, а верхний предел концентрации боридов лантэна (0,15 мэс. Я) обусловлен снижением сопротивляемости эрозии и фрикционной теплостойхасти при температурах до 900 С при более высоких концентрациях боридов лэнтэна.П р и м е р. Плавку чугуна проводили в дуговой электропечи емкостью 1,5 т с кислотой футеровкой. Ферромолибден вводили вместе с шихтой. Микролегировэние алюминием, медью, цирконием и ниобием производили в печи за 3-6 мин, до выпуска чугуна в ковш. Перегрев чугуна составл:л 1430- 1480 С, Бориды иттрия, бориды лэнтэна, сурьму, силикобэрий и модификаторы вводят в ковш. Чугун при температуре 137 пС заливали в сухие жидкостекольные форель.В табл, 1 приведены химическь составы чугунов опытных плавок, Определение содержания компонентов в чугуне пооводили методами дифференцированного химического анализа.В табл. 2 приведены результаты механических и эксплуатационных испытаний чугунов, полученных на заготовках и пробах в литом состоянии, как при температуре 20- 25 С, так и при 900 - 950 С.Как следует из табл. 1 и 2 дополнитель ный ввод в состав чугуна предложенногосостава Мо, Си, А и Ва позволил: повысить предел прочности при растяжении в 1,49,66 раза, Ударную вязкость в 1,38-1,54 раза, снизить износ при функциональном 10 нагреве в 12,7-44 раза,Формул а изобретения Чугун, содержащий углерод, кремниИ,марганец, титан, цирконий, ниобий, сурьму, 15 бориды иттрия, бориды лантана, кальций,азоти железо, отлича ю щи йс я тем, что, с целью повышения механических свойств, термостойкости, а также улучшения фрикцион ной износостойкости при темпера турах до 900 ОС, он дополнительно содержитмолибден, медь, алюминий и бариИ при следующем соотношении компонентов, мас. :Углерод 3-3,6 Кремний 1,8-2,6 25 Марганец 1,6-2,3Титан 0,41 - 0,74 Цирконий 0,12 - 0,4 Ниобий 0,23 - 0,35 Сурьме 0,02-0,1030 Бориды иттрия 0,03 - 0,17Бориды лантана 0,06 - 0,15 ,эльций 0,01-0,08 Азот 0,02 - 0,18 Молибден 0,12 - 0,8135 Медь 0,03 - 0,15Ал Юминий 0,45 - 0,82 Барий 0,02-0,032железо Остальное1671725 Таблица 2 Составы ч нов Показатели П е оженный Известный Временное сопротивлениепри растяжении, МПаТермическая стойкость принагреве до 900 С, цикловЛинейный износ при фрикционном нагреве до 900 С,мг/см 2 часУдарная вязкость, МДж/м 2Стойкость кокилей, эаливокОтносительная стойкостьпресс-форм-, эапрессовокКавитационная эроэионнаястойкость, ч при 950 С 930 915 835 560 4600 4480 3960 2200 0,76 1,25 3910 0,22 1,18 3900 0,30 1,12 3520 9,7 0,81 710 92 74 89 32 118 98 86 20 Составитель Н. Костерной Редактор Е. Полионова Техред М.Моргентал Корректор М; КучеряваяПроизводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101 Заказ 2805 Тираж 367 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5