Чугун

(5 д 4 С 22 С 37/00 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(71) Всесоюзный заочный политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССР У 730859, кл, С 22 С 3/10, 1980.Авторское свидетельство СССР У 1214778, кл. С 22 С 37/00, 1986. (54) ЧУГУН(57) Изобретение относится к металлур гии и может быть использовано для изготовления металлических форм. Цель ЯО 140988 изобретения - повышение кавитационно-эрозионной стойкости в интервалетемператур 293-1100 К. Новый чугунсодержит компоненты в следующем соотношении, мас,7.: С 3,0-3,6; 81 1,82,6; Мп 0,7-1,5; Т 0,15-0,4, Ут0,12-0,4; Са 0,01-0,08; МЪ 0,23-0,35;БЪ 0,12-0,2; Б 0,02-0,18;бориды иттрия 0,03-0,1, бориды лантана 0;Об 0,15; Мо 0,12-0,51; Сц 0,38-0,85;А 1 0,03-0,12; Ва 0,12-0,32 и Ре остельноеДополнительный ввод в состав чугуна Мо, Сц, А 1 и Ва обеспечивает повышение кавитационно-эрозионной стойкости в 1,55-2,1 раза притемпературе 293 К и в 1,96-2,7 разапри 1100 К. 2 табл.Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления металлических ферм,Цель изобретения - повышение кавитационно-эрозионной стойкости винтервале температур 293-1100 К,Выбор граничных пределов компонентов в составе предложенного чугуна 1 Ообусловлен следующим.Дополнительное введение молибдена в количестве 0,12-0,51 мас, . микролегирует металлическую основу,упрочняет ее, увеличивая сопротивляемость эрозии и кавитации и :товышает корроэионную усталость, микротвердость и термическую стойкость,что обеспечивает существенное повышение кавитационно-эрозионной и эксплуатационной стойкости при температурах293-1100 К, При концентрации молибдена до 0,1 мас,упрочнение металлической основы и увеличение сопротивляемости эрозии и кавитации недостаточны,а при концентрации более 0,51 мас,ьувеличивается выделение боридон инитридов по границам зерен, ихкоагуляция и снижение пластическихсвойств и сопротивляемости кавитации. ЗОДополнительное введение бария вколичестве 0,12-0,32 мас,повышаетстабильность структуры в широком интервале температур и компактность(фактор формы) углерода, уменьшаетсодержание неметаллических включений и загрязненность границ зерен,увеличивает сопротивляемость чугунанапряжениям и знакопеременным динамическим нагрузкам, что обеспечивает 40повышение кавитационной стойкости,ударной вязкости и эксплуатационнойстойкости при повышенных температурах. При концентрации бария менее0,12 мас. , повьппения стабильностиструктуры, кавитационной стойкостии эксплуатационных свойств чугунане достигается, а при содержании егоболее 0,32 мас,отмечается усилениеграфитизирующего влияния бария на50структуру металла, выделение крупныхпластин углерода в литом металле иснижение кавитационно-эрозионных иобычных механических свойств как приобычных, так и при повышенных темпе 55ратурахДополнительное введение меди вколичестве 0,38-0,85 мас,измельчает структуру, увеличивает прокаливаемость и твердость чугуна, оказывает влияние на природу упрочняющих фаз и их термическую стойкость, что способствует снижению износа и повышенноо кавитационно-эрозионной стойкости, Содержание меди принято от концентрации, при которой начинает ска . зываться влияние на структуру отливок и кавитационную стойкость, а верхний предел меди (0,85 мас. ) обусловлен снижением предела выносливости стрелы прогиба и пластических свойств ввиду снижения растворимости ее в металлической основе при более высоких концентрациях и увеличения ликвации в отливках, что снижает сопротивляемость эрозии и кавитации.Дополнительное введение алюминия в количестве 0,03-0,12 мас, . способствует измельчению включений графита, повышению эксплуатационной стой кости, трещиностойкости, износостойкости и кавитационно-эрозионной стойкости чугуна при повышенных температурах, Нижний предел концентрации алюминия принят от значения, с которого начинает сказываться его влияние на размеры и форму графита и сопротивляемость кавитации и эрозии. При концентрации алюминия более 0,12 мас. , возрастает угар металла, увеличивается количество неметалли ческих включений по границам зерен, снижаются пластические и эксплуатационные свойства чугуна при нагреве и охлаждении, в условиях кавитации и эрозииСодержание углерода, марганца, кремния в чугуне выбрано с учетом практики производства термостойких отливок с повышенной стабильностью стойкости и кавитации и эрозии, эксплуатационных и механических свойств. При увеличении их концентрации вьппе верхних пределов стабильность прочности, предела выносливости и характеристики упруго-пластических свойств снижаются, а при снижении ниже нижних пределов недостаточны литейные свойства, прочность и эксплуатационная стойкость при высоких температурах в условиях кавитации и эрозии.Титан (0,15-0,4 мас. ), ниобий (0,23-0,35 мас, ), цирконий (0)12 0,4 мас, ) и азот (0,02-0,19 мас.%) упрочняют и микролегируют матрицу, повьппают ее термостойкость и кавитаБориды иттрия в количестве 0,03- 0,1 мас.% упрочняют металлическую основу и повышают ее микротвердость и прочность, увеличивают износостойкость чугуна в отливках, термическую и фрикционную теплостойкость при повышенных температурах, что обеспечи-. 45 вает существенное повышение кавитационно-эрозионной стойкости при термическом и фрикционцом разогреве до 1100 К. При содержании боридов итт- рия до 0,03 мас. . увеличение микротнердости и эксплуатационной стой 50 кости при фрикционцом разогреве незначительное, а при концентраци боридов иттрия более 0,1 мас,увеличивается количество включений, расположенных по границам литья зерен, снижается динамическая прочность чугуна, кавитационно-эрозиоццая стойкость. 40 ционцо-эрозиоццую стойкость при температурах до 1100 К. При снижении их содержания ниже нижних пределов сопротивляемость эрозии и кавитации5 низкая, а при унеличении вьппе верхних пределов повьппается хрупкость и снижается сопротивляемость кавитации.Введение сурьмы измельчает графит, снижает коэффициент термического расширения и повышает сопротивляемость эрозии и термомеханическим воздействиям, что обеспечивает повышение эксплуатационной стойкости чугуна при нагреве, При концентрации сурьмы до 0,12 мас.сопротивляемость эрозии и термомеханическим воздействиям и эксплуатационная стойкость чугуна недостаточны, а при концентрации сурьмы более 0,2 мас , снижается .термическая стойкость и сопротивляемость чугуна ударам, знакопеременным нагрузкам, кавитации и эрозии.Введение кальция в количестве 25 0,01-0,08 мас.раскисляет и модифицирует расплав, очищает границы зерен, повьппает эксплуатационную стойкость в условиях теплосмец, кавитации и эрозии. Верхний предел ограничен недостаточной растворимостью каль" ция в чугуне, а при концентрации кальция менее 0,01 мас.% модифицирующий эффект недостаточен, что приводит к снижению эксплуатационной стойкости кокилей, сопротивляемости канита 35 ции и эрозии. Борцды лацтана в количестве 0,06- 0,15 мас,l микролегируют металлическую основу, увеличивают ее стабильность до более высоких температур и повышают стабильность предела выносливости, что обеспечивает снижение износа при канитации и фрикционном разогреве до 1100 К, Нижний предел концентрации боридов лантана принят от значений (0,06 мас ), когда заметно повышается микротнердость . матрицы и стабильность предела выносливости при нагреве до 1100 К, а верхний предел концентрации боридов лацтана (0,15 мас, .) обусловлен снижением сопротивляемости эрозии и фрикционной теплостойкости при температурах до 1100 К при более высоких концентрациях боридов лантана.П р и м е р, Опытные плавки проводят в дуговой электропечи емкостью 1,5 т с кислой футеровкой. Ферромолибден вводят вместе с шихтой. Микролегиронание медью производят в печи за 3-6 мин до выпуска в конш. Перегрев чугуна составляет 1700- 1750 К. Бориды иттрия, лантана, алюминий, сурьму, церий и модификаторы вводят в ковш. Разливку металла производят н сухие жидкостекольные формы при температуре 1650-1680 К.В табл. приведены химические составы чугунов опытных плавок.В табл.2 приведены результаты механических и эксплуатационных испытаний чугунов, полученные на заготовках и пробах в литом состоянии.Усвоение молибдена состанляет 96-99 , меди 81-84 , алюминия 73- 75 и бария 73-77.Установлено, что предложенный чугун может быть использован для изготовления металлических форм и деталей технологической оснастки, работающей н условиях эрозии и кавитацци.Как видно из табл.2, предложенный чугун обладает более высокой кавитациоцно-эрозцоццоц стойкостью н усдовиях периодических нагревов и охлаждений н 1,55-2,1 раза при 293 К и н 1,96-2,76 р; за при 1100 К.Формул изобретенияЧугун,сод ръцший углерод, кремний, маргацец, тцтац, цирконий, каль0,12 0,37 0,51 0,06 0,63 0,85 0,38 0,63 0,3 0,94 Алюминий 0,03 0,07 0,12 0,02 0,35 0,26 0,12 Барий 0,32 0,08 0,35 Железо ОстальОстальОсталь- Осталь- ОстальОстальное ное ное ное ное ное ний, ниобий, сурьму, азот, боридыиттрия, бориды лантана и железо,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения канитационно-эрозионной стойкости в интервале температур 293-1100 К, он дополнительносодержит молибден, медь, алюминийи барий при следующем соотношениикомпонентовмас.7: ТитанЦирконийКальцийНиобийСурьмаАзотБориды иттрияБориды лантанаМолибденМедьАлюминийБарийЖелезо 0,15-0,4 0,12-0,4 0,01-0,08 0,23-0,35 0,12-0,2 0,02-0,18 0,03 0,1 0,06-0,15 0,12 0,51 0,38-0,85 003 0,12 0,12-0)32 Остальное1407988 Т а б л и ц а 2 носраст 56 ени Предел выно ливости при накопеременных нагках, МП293 К при 67 ермическа тойкость,39 3420 ци ый гс) Кавит он эрозионн сть, ч,мпературе, К: 29 80 155 120 1100 Стойкос окилей, эаивок 700 2360 Г.Волкова рректор А,Обруч каз 3276/ 94 опписно ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж, Раушская наб., д, 4 Проектна Ужгород эводственно-полиграфическое предприятие Преде ти пр иней энос г/с оставитель Н,Касторнойехред М,Ходанич