Чугун
ЧУГУН, содержащий углеродт .кремний, марганец, сурьму, молибден, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной износостойкости и коррозионной стойкости , он дополнительно содержит титан , олово и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод3,2-3,40 Кремний1,6-3,0 Марганец 0,005-0,04 Сурьма0.05-0,14 Молибден 6,1-0,4 Титан 0,3-0,55 Олово0,15-0,33 Фосфор0,1-0,6 ЖелезоОстальное
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
3(5ц С 22 С 37/10
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOIVlY СВИДЕТЕЛЬСТВ,Ф (21)3508400/22-02 (22)01Л1.82 (46)28.02.84, Бюл. 9 8 (72)Е.И. Шитов, С.Н. Леках, И.И.Жуковский, A.I . Слуцкий и Л.С. Шабека (71)Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (53) 669. 15-196 (088. 8 ) (56)1. Литейное производство, 1971, М 5, с. 27-28.
2. Авторское свидетельство СССР йо заявке 9 3253210, кл. С 22 С 37/00, 1981.
„„SU„„484 А (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод,,кремний, марганец, сурьму, молибден, железо, отличающийся тем, что, с целью повышения абразивной износостойкости и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит титан, олово и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ|
Углерод 3,2-3,40
Кремний 1 6-ЗсО
Марганец 0,005-0,04
Сурьма 0 05-0,14
Молибден 1,1-0,4
Титан 0,3-0,55
Олово 0,15-0,33
Фосфор 0 1-0,6
Железо Остальное
1076484
Титан 0,3-0,55
Олово 0,15-0,33
Фосфор 0,1-0,6
Железо Остальное
В качестве примеси чугун содержит серу до 0,05Ъ.
Каждый иэ дополнительно введенных элементов оказывает различное влияние на процесс кристаллизации и, следовательно, структуру и свойства материала. Фосфор повышает активность углерода в расплаве, уменьшает кри,тический размер зародыша при эвтек, тической кристаллизации, что способствует измельчению зерна. Одновремен
15 ное присутствие в составе чугуна фосфора и сурьмы приводит к образованию сложной фосфидно-сурьмянистой эвтектики, равномерно расположенной в структуре. Олово является сильным перлитиэатором, увеличивает дисперсность эвтектоида и повышает его микротвердость. Повышение твердости чугуна за счет измельчения эвтектического зерна, наличие в структуре фосфидно-сурьмянистой эвтектики, увеличение дисперсности эвтектоида оказывают положительное влияние на абразивную износостойкость материала.
Титан, легируя металлическую основу
30 чугуна-феррит — и эвтектоидный цементит, оказывает благоприятное влияние на его коороэионную стойкость.
Пример. Для изучения свойств предлагаемого материала выплавляют чугуны трех составов, содержащих ос35 новные комплекты на трех уровнях: низком, среднем и высоком, а также известный сплав со средним уровнем содержания ингредиентов.
Результаты испытаний представле40 ны в табл. 1.
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях агрессивной гидроабразивной среды.
Известен чугун $1 ), содержащий мас.Ъ:
Углерод 3,38-3,86
Кремний 0,32-3,03
Марганец 0,54-1,07
Хром До 0,8
Никель До 2,3
Молибден До 0,3
Церий 0,016-0,89
Железо Остальное
Наиболее близким к предлагаемому по достигаемому результату является чугун (2, содержащий, мас.Ъ:
Углерод 3,0-3,40
Кремний 1,6-2,20
Марганец 0,005-0,04
Сера О, 08-0,10
Сурьма О, 05-0,14
Молибден 0,1-0,40
Железо Остальное
Недостатком известного чугуна является низкая стойкость в условиях агрессивной гидроабразивной среды.
Цель изобретения — повышение абразивной износостойкости и корроэионной стойкости.
Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, молибден и железо, дополнительно содержит титан, олово и фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:
Углерод 3,2-3,40
Кремний 1 6-3,0
Марганец 0,005-0, 04
Сурьма 0,05-0,14 .Молибден 0,1-0,4
Таблица 1
Чугун
Уровень содержания ингредиентов
Химический состав, мас.Ъ
M
Мп
Вп
1,8 0,01 0,03 0,14 0,1 0,25
Предла- Низгаемый кий
1,6 0,005 0,01 0,1
3,2
0,15 0,3
0,05 0,1
Средний 3,2
2,2 0,61 0,01 0,3
Высокий
3,О 0,04 0,02 0,6
3 4
0,14 0,4
0,33 0,55
Извест- Средный ний 3,3
0,11 0,25 0,28 0,4
1076484
Таблиц а 2
Уровень содержания ингредиентов
Чугун
Свойства чугуна
Относительная коррозионная стойкость
Относительная абразивная износостойкость
Средний
Известный
1,24
1,16
Низкий
I Предлагаемый
1,25
1,33
Средний
1,19
1,27
Верхний
Составитель Н. Косторной
Редактор С. Квятковская Техред Л.Коцубняк Корректор A. Повх
Заказ 670/25 Тираж 603 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
Чугуны плавят в индукционной печи емкостью 50 кг с кислой футеровкой.
В качестве шихты для получения низко марганцовистых чугунов используют металлиэованные окатыши ферросплавов кремния, молибдена, титана, фосфора, сернистое железо, а также кристаллическую сурьму и олово.
Технология ввода фосфора, олова и титана в чугун состоит из расплавления шихты, рассчитанной с учетом получения материала необходимого состава. Феррофосфор (18% P ) и ферро титан (30% Yi ) загружают в печь вместе с основной шихтой.
Как видно из данных табл. 2, чугун дополнительно содержащий фосфор, оло- 35 во и титан, обладает более высокими эксплуатационными свойствами.
Пределы содержания компонентов установлены исходя из получения наиболее благоприятного сочетания свойств 4р и структуры чугуна. Повышение концентрации фосфора выше О,б мас.% приводит к снижению механических свойств чугуна. Нижний предел связан с появлением фосфидной эвтектики в струк- 45 туре. Нижний предел содержания углерода и кремния вызван необходимостью получения металлической матрицы беэ ледебуритных включений, верхний ограничен получением перлитной матрицы с количеством феррита не более 23%. Нижний предел содержания олова и сурьмы связан с получением перлитной металлической основы, верхний
Кристаллическое олово вводят в жидкий расплав перед заливкой формы. Величину добавок рассчитывают из средне-. го усвсения фосфора и олова на уровне 85-95%, титана 80-85%.
Заливают образцы в сухую песчанную форму. Испытания на абразивную износостойкость проводят на машине трения путем перемещения образца по поверхности карбонитридного абразивного материала, коррозионные испытания проводят в 3,0%-ном растворе бордоской жидкости при 50 С.
Результаты испытаний представлены в табл. 2. получением структуры без структурно свободного цементита. Содержание молибдена (0,1-0,4%), титана (0,3-0,55%) и марганца (0,005-0,04%) выбирается из условия максимального упрочнения металлической основы.
Оптимальный состав сплава содержит, %: углерод 3,2, кремний 2,0, марганец 0,01 фосфор 0,4; сурьма
0,12; молибден 0,25 олово 0,22;. титан 0,4.
Предлагаемый чугун наиболее эффективно использовать для изготовления корпусных деталей насосов, перекачивающих абразивную агрессивную среду, что позволит за счет повышения абразивной иэносостойкости и коррозионной стойкости сплава увеличить срок службы насоса в целом.
Экономический эффект от вйедрения изобретения составит 80 тыс.руб.в год.
