Высокофосфористый чугун

 

ВЫСОКОФОСФОРИСТЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марга .нец, фосфор, алюминий, медь, титан, ,кги1ьций, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и термической стойкости, он дополнительно содержит магний, сурь му и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углерод 2,5-4,3 Кремний0,8-2,6 Марганец . 0,2-1,0 Фосфор0,2-1,0 Алюминий 0,01-1,2 МедьО,.01-1,0 Титаи 0,03-0,2 Кальций . 0,01-0,1 Редкоземельные 0,01-0,1 металлы Магний 0,01-0,05 Сурьма 0,01-0,03 (О Азот 0,01-0,05 Железо Остальное С

(Ю 01) СОЮЗ СОВЕТСКИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН МЯ) С 22 С 37 10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

3.

« (21) 3440040/22-02 (22) 18.05.82 (46) 23.09.83. Бюл. В 35 (72) М. И. Карпенко, E. И. Марукович и М..В. Жельнис (71) Могилевское отделение физикотехнического института АН Белорусской ССР (53) 669 ° 13.018.28-14(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

М 447454, кл. С 22 С 37/00, 1976.

2. Патент Японии В 54-41018, кл. 10 J. 173 (С 22 37/10), 1979.

3. Авторское свидетельство СССР

9 735652, кл.. С 22 С 37/10, 1980. (54) (57) ВЫСОКОФОСФОРИСТЬ2И ЧУГУН содержащий углерод, кремний, марга .нец, фосфор, алюминий, медь, титан,,кальций, редкоземельные металлы и

° . железо, отличающийся тем, что, с целью повышения механических свойств и термической стойкости, он дополнительно содержит магний, сурьму и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 2,5-4,3

Кремний 0,8-2,6

Марганец . 0,2-1,0 фосфор 0,2-1,0 . Алюминий 0,01-1,2

Медь 0,.01-1,0

Титан 0,03-0 2

Кальций 0,01-0,1

Редкоземельные металлы . 0,01-0,1

Магний 0,01-0,05 . I

Сурьма 0 01-0 03

Азот 0,01-0,05

Железо Остальное

1043179

20

2,5-4,3

0,45-1,2

0 2-1 0

0 03 Ос2

0 5-1,2

0 05-1ю4

0,01-0,25

0 01-1,0 углерод

Кремний

Марганец

Титан

Фосфор

Алюминий

Кальций

Медь

Редкоземельные металлы

Железо

0,01-0,25

Остальное

Изобретение относится к металлур- . гии, в частности к изысканию серых чугунов с повышенной длительной проч. ностью и термостойкостью для работы в условиях теплосмен. Известен чугун (1) следующего хи« мического состава, sec.В:

Углерод . 3,0-3,4

Кремний 1 8-2,3 . Марганец 0,5-1,2

Хром 0,05-0,25

Никель 0,1-0, 3

Медь 0,1-0,4

Ванадий 0,1-0,4

Молибден 0,1-0,9

Фосфор 0,1-0,5 15

Железо Остальное, Однако этот чугун характеризует-ся недостаточным уровнем прочностных .свойств.

Известен чугун для изготовления прессформ стекольного производства следующего химического состава, вес.Ъ:

Углерод 3,4-3,8

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,4-0,7

Титан 0,2-0,5

Молибден 0„3-0, 6

Ванадий 0 1-0,4

Железо Остальное

В качестве примесей чугун содер-. жит до 1,0 вес.В фосфора и до

0,008 вес.% серы. Отливки из этого чугуна подвергают термической обработке по режиму: нагрев до 750ОС, выдержка в течение 4 ч и медленное охлаждение (2), После термической обработки чугун имеет перлитную -структуру с мелкими рключениями графита, хорошие физико- 40 химические свойства, но отмечаются недостаточные эксплуатационные свойства при работе в условиях теплосмен с высокими термическими напряжениями и механическими нагрузками. Недостат-45 ком этого чугуна является также низкая окалиностойкость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является высокофосфористый чугун f3) 50 следующего химического состава, вес.Ъ:

Известный чугун обладает следуккаими физико-механическими свойствами:, g5 предел прочности при растяжении

150-247 NITa динамическая прочность

0,01-0,02 МДж/м, стрела прогиба

5 0-6io MMÐ прочность при 500 С

98,0-118 МПа.

Данный чугун обладает хорошими литейными свойствами, характеризуется более равномерным.и благоприятным расположением графита, чем описанные чугуны, однако прочностные свойства его не превышают уровень чугуна марки СЧ 20.

Недостатками известного чугуна являются невысокие механические свойства и термическая стойкость.

При нагреве иэделий иэ него до .700 С термическая стойкость составляет 400-750 теплосмен, а при нагреве до 900ОС - не превышает 250 теплосмен.

Цель изобретения - повышение механических свойств и термической стойкости высокофосфористаго чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что высокофосфористый чугун, содержащий углерод, кремний, марга-, нец, фосфор, алюминий, медь, титан, кальций, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит магний, сурьму и азот при следующем со отношении компонентов, вес.Ъ:

Углерод 2,5-4, 3

Кремний . . 0,8 2р6

Марганец 0.,2-1,0

Фосфор 0,2-1,0

Алюминий 0,01-1,2

Медь 0,01-1,0.

Титан 0,03-0,2

Кальций 0,01-0,1.

Редкоземельные металлы 0,01-0,1

Магний 0,01-0,05

Сурьма 0,01-0,05

Аэо.т 0,01-0,05

Железо ОсТальное

В качестве технологической примеси чугун может содержать серу в количестве 0,01-0,12 вес.Ъ.

Введение в высокофосфористый серный чугун магния в количестве 0,010,05 вес.В обеспечивает сфероидизацию графита в структуре отливок и повышает прочностные и пластические свойства. При введении его в высоко-фосфористый чугун в количестве менее

0,01. вес.В иэмеяения структуры и свойств незначительны, а при увеличении его концентрации более

0,05 вес.% увеличивается отбел отливок.

При содержании в высокофосфористом чугуне 0,01-0,03 вес.В сурьмы повышается однородность и стабильность структуры и механических свойств, уменьшаются изменение раэ " меров отливок при их нагреве и охлаждении и рост чугуна. При вводе ее до 0,01 вес.% положительное вли1043179

Таблица 1

Содержание комнонентов, вес.Ъ,в чугунах известном

Компоненты предлагаемом

1 3 4 5 6

Углерод

Кремний

Марганец

Фосфор

Алюминий

2,5 3,6, 0,7 . 1 0

0r 7 0t5

0,7 1 2

3 6 . 4,3 1,5 0,8

0,7 1,0

0,7 .1,0

2,6 1,9

0,2 0,5

0,2 -0,5

0,7 1 2

0 01 0,4

1,2

0 .7.

0,5

Медь

0,1

Титан

0,1 0,2

0,05 0 ° 1

0,1 0,2

0,03 0,05

0,01 . 0,03

0,1 Ос2

Кальций

Редкоземельные металлы

0 ° 2

0,1

Магний

Сурьма Азот

Сера

Железо

0,01 0,02

0,02 0,03

0,08 0 1

0,02 0,01

Остальное

0,12 0,03

Остальное

Остальное янке проявляется незначительно. Чри увеличении ее содержания уменьшается охрупчивающее влияние фосфора, алюминия., фосфидной и сульфидной эвтектик, в результате чего повышаются пластичность и вязкость чугуна.

Увеличение концентрации сурьмы более

0,03 вес.% способствует увеличению отбела и ухудшению формы графита.

Азот в количестве 0,01-0,05 вес Ф введен в высокофосфористый чугун 10 как эффективный легирующий компонент, ббеспечиваюший повышение термической стойкости и окалиностойкости благодаря образованию карбонитридов и нитридов, .стойких при повышенных .- 5 температурах. его содержание принято от концентрации 0,01 вес.Ф, когда начинает сказываться его влиянйе на термическую стойкость чугуна, и ограничено содержанием 0,05 Вес.g так как дальнейшее повышение его концентрации снижает динамическую прочность отливок.

Верхнее содержание алюминия огра-. ничено 1,2 вес.%, так как введение: более высокого количества алюминия вызывает технологические затруднения и приводит к снижению пластичности.

Верхнее содержание кальция ограниче-, но 0,1 вес.Ъ, так как более высокие концентрации не растворяются в чу- гуне и также приводят к снижению пластичности и вязкости чугуна в отЛивках.

Выплавку чугуна различных составов производили дуплекс-процессом вагранка — индукционный миксер. 3аливку металла в металлические форма для получения образцов, технологических проб и отливок производили при 1350-1380 С.

В табл. 1 приведены составы исследованных чугунов.

В табл. 2 показаны механические свойства и термическая стойкость, чугунов.

Как видно из табл. 2, величиныпрочностных характеристик и терми-. ческой стойкости превышают те же величины у известного чугуна. Чугун может подвергаться эмалированию.

Экономическая эффективность от внедрения изобретения составит

12-18 руб. на.тонну готового литья.

0,01 0,3 0 5 1,0

0,01 0,03 . 0,.05 0,1

0 01 0 ° 02 0 03 0 05.

Ою01 0 02 0 03 Ок05

1043179.

Таблица 2 г

Характеристики свойств чугунов

Наименование показателей. предлагаемых (I

Известных

3 4 .5 . 6

Предел. прочности при растяжении, МПа.

Ю ЮЮЮ

Ю 4В Ю Ю Ю Ю Ю ЭВ Ю Ю фВ 4В

249,1 ;256,9 261,8 274,8

207,8 2;10,8

98 4 102,8 . 130,1 135,8 141,0 145,1

Длительная прочность при 500оС ИП

Динамическая прочность, ИДж/м .

0 020 - 0,011! 0,087 0,072 0,,068.0,065

5,8 5,2 9,3 8,7 8,:5 ., 8,1

Стрела прогиба, мк

Термическая стойкоость при нагреве до 900 С, циклов

638 680 245

190

520..612

13,6 11,8 10,6 10,2

Окалиностойкость, мг/ч

22,4 16 2 ююфее

I ююЮ МОЮ

Составитель Г; Дудик . Редактор О. Половка Техред A", A÷ Еорректор A. Повх .

° мююМююеааюевюе в в аве ЮЮ

Заказ 7266/28 Тираж 627 Подписное

ИЯИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий1i3035j Москва .й-35; Рауиьская наб;, д. 4/5

° вммавабюаньаом фиЛиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул» Проектная, 4