Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, алюминий, кальций и железо, отличающийся тем, чт;о, с целью повьппения коррозионной и коррозионно-абразивной стойкости, он содержит компоненты в следующем соотношении , мае .%: 2,0-3,5 Углерод 0,5-1,2 Кремний 6-12 Марганец 6-8 Никель 2-8 Медь 0,1-2,0 Хром 0,5-2,0 Алюминий 0,05-0,10 Кальций Железо Остальное С/)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

0% (11) .,4 (51 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

tI aOTOPCKOMV CICICCT%llbCTEV (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, алюминий, кальций и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения коррозионной и кор розионно-абразивной стойкости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ж:

Углерод

Кремний

Марганец

Никель

Медь

Хром

Алюминий

Кальций

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3598004/22-02 (22) 24.03.83 (46) 15.02,85. Бюл. У 6 (72) В.И. Лагута и И.Н. Мирошниченко (53) 669.15-196(088.8) (56) i, Авторское свидетельство СССР

- 456036, кл. С 22 С 37/06, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР и 876763, кл. С 22 С 37/10, 1981.

2,0-3,5

0,5-1,2

6-12

6-8

2-8

0,1-2,0

0,5-2,0

0,05-0, 10

Остальное

39766

40

5Î

1 11

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях трения с абразивной и коррозионной средой.

Известен;чугун Е13, содержащий, мас.7:

Углерод 0,9-1,3

Кремний 1,5-2,0

Иарганец 0,3-0,8

Хром 14-16

Алюминий О, 1-2,5

РЗИ О, 01-0, 30

Иедь 1-2

Фосфор О, 01-0,6

Сера До 0,04

Железо Остальное

Известный чугун имеет недостаточные коррозионную и корроэионно-аб разивную стойкость.

Наиболее близким к предложенному является чугун ь23 следующего состава, мас.%: г

Углерод 3,2-3,8

Кремний 1,5-2 6

Иарганец 0,3-0,7

Никель 0, 1-0,5

Иедь 0,1-0,5

Хром О, 1-0,3

Алюминий О, 1-0,5

Кальций 0,01-0,10

Ванадий 0,05-0,20

Азот 0,006-0,025

Железо Остальное

Однако известный чугун обладает. недостаточной коррозионной и коррозионно-абразивной стойкостью.

Цель изобретения — повышение коррозионной и коррозионно-абразивной стойкости чугуна.

Укаэанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, никель, медь, хром, алюминий, кальций и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Ж.

Углерод 2,0-3,5

Кремний 0,5-1,2

М::рганец 6-l2

Никель 6-8

Иедь 2-8

Хром 0,1-2,0

Алюминий 095 2рО

Кальций 0,05-0,10

Железо Остальное

Пределы никеля. выбраны, исходя из его экономичного содержания в сплаве и получения высокой коррозионной и коррозионно-абразивной стой-, кости чугуна. Уменьшение содержания никеля ниже нижнего предела ведет к резкому ухудшению коррозионной стойкости и увеличению коррозионноабразивного износа. Повышение никеля выше верхнего предела несколько уменьшает потери веса при корроэиции„ однако увеличивает коррозионно-абразивный износ.

Пр ед елы с одержа ни я мар ганца выбраны, исходя из сохранения в сплаве устойчивой аустенитной структуры, при минимальном содержании в сплаве никеля и повышения за счет его содержания коррозионно-абразивной стойкости чугуна. Уменьшение содержания марганца ниже нижнего предела не позволяет получить устойчивую аустенитную структуру,прп минимальном содержании в сплаве никеля увеличение содержания мар— ганца выше верхнего предела приводит к увеличению количества карбидов в сплаве, увеличению твердости и ухудшению механической обработки чугуна.

Иедь относится к элементам, ко торые расширяют аустенитную область, снижают температуру мартенситного превращения, способствуют переохлаж— дению аустенита и оказывают значительное влияние на коррозионную стойкость чугуна. Нижний предел содержания меди выбран из условий получения сплава с устойчивой аустенитной структурой и высокой корроэионной стойкостью. Верхний предел содержания меди выбран из условий ее максимальной растворимости в чу.уНе, получения стабильной устойчивой аустенитной структуры и высокой коррозионной стойкости сплава. Увеличение содержания меди выше верхнего предела способствует ее вццелению в сплаве в свободном состоянии

Кремний и алюминий ухудшают коррознонную стойкость чугуна в серной кислоте. Однако действие алюминия на ухудшение коррозионной стойкости чугуна в 1,4-1,5 раза слабее кремния. Следовательно, с точки зрения увеличения коррозионной стойкости сплава замена кремния алюминием является выгодной. Однако с уменьшением в сплаве кремния возрастает твердость чугуна, увеличивается количество карбидов, ухудшается . механическая обработка. При вводе в

3 113976 чугун совместно кальция и алюминия обеспечивается необходимая графитизация чугуна, уменьшается количество карбиДов, уменьшается твердость чугуна и улучшается его механическая обработка. Кроме того, ввод кальция в чугун способствует получению графита более компактной формы, что увеличивает корроэионную и коррозионно-абразивную стойкость чугуна и повышает его механические свойства.

В предложенном чугуне в сравнении с прототипом уменьшено содержание кремния с 1,5-2,67 до 0,5-1,2Х," что позволяет увеличить его коррозионную и коррозионно-абразивную стойкость, увеличен верхний предел алюми. .ния до 2,0Х, что необходимо для подавления карбидообраэования в чугуне при нахождении марганца на верхнем пределе.

Содержание. хрома в предложенном чугуне находится в пределах 0,125

2,07. Увеличение верхнего предела хрома до 2,0Х позволяет повысить коррозионно-абразивную стойкость чугуна за счет получения износостойких и коррозионно-стойких карбидов.

Увеличение хрома более 2,07. при водит к повышению твердости и ухудшению обрабатываемости резанием, особенно когда хром в сочетании с марганцем находятся на верхнем пределе.

В предложенном чугуне содержание таких примесей, как сера и фосфор не должно превышать 0,1-0,47.

Плавку предлагаемого чугуна можно производить в вагранке, электродуговой и индукционной печи. При плавке используются обычные шихтовые материалы, применяемые при производ- 4 стве отливок из никель-марганцевых чугунов типа "нирезист", "номаг" и обычным серых чугунов (литейные, передельные чугуны, никель, медь, алюминий, РеМп., SiCa, FeCr. При плавке чугуна в злектродуговой и индукционной печах рекомендуется вводить ферромарганец и медь после расплава металла за 15 мин до его

6 4 выпуска. Это позвоЛяет уменьшить угар меди и марганца до 0-57. Алюминий необходимо вводить в ковш перед выпуском металла, а при содержании его в сплаве более 17. можно вводить. часть алюминия в печь вместе с ферромарганцем и медью. Силикокальций в кусках вводится в печь совместно со всеми шихтовыми материалами, однако в виде порошка его можно ввоI дить и в ковш перед выпуском металла.

Заливку металла рекомендуется производить при 1380-1390 . Перед заливкой для уменьшения неравномерного распределения меди в отливках металл рекомендуется тщательно перемешивать

Жидкотекучесть чугуна по спиральной пробе составляет 600-900 мм.

Для получения предложенного чугуна были изготовлены четыре -смеси ингредиентов в пределах предлагаемого химического состава и две смеси, включающие запредельные значения химического состава чугуна. Химический состав выплавленных чугунов представлен в табл. 1, а результаты коррозионных и коррозионно-абразивных испытаний — в табл. 2.

Испытания на коррозионную стойкость проводили весовым способом в 57-ном водном растворе Н $0 в течение 140 ч при температуре электролита 20 С (293 К), а испытание на коррозионно-абразивную стойкость проводили в смеси кварцита и 5Х-ного водного раствора Н $0, при соотношении твердого к жидкости

2:1. Испытания проводили в установке типа Штауфера при линейной скорости движения образцов, равной 5,5 м/с.

Относительную износостойкость определяли, как отношение потери веса образцом прототипа к отношению потери веса испытуемых образцов °

Результаты сравнительных испыта-— ний показали, что по сравнению с базовым объектом (прототипом} предложенный чугун более чем в 20 раз превышает его по коррозионной стойкости и в 1,54-2,23 раза по коррозионно-абразивному износу.

Экономический эффект достигается за счет увеличения срока службы деталей (кислотных насосов) из чугу-. на предложенного состава.

1139766

Таблица 1

Содержание элементов, мас.7

Ni Cu Cr А1

Смесь

С Si Mn

Са N V

2,0 0,5 6,0 6,0 2,0 0,1 0,5

275089072471012

0,05

0,07

1 ° 2 6э0 610 8э0 2эО 2э0

1,2 12,0 8,0 8,0 2,0 2,0

1,4 13,0 12,0 8,5 2,2 2,1

0,1

3,5

0,1

3,5.

0,15

3,8

0,4 5,8 4,6 2,0 — 0,4

0,01

2,0

Прототип 3,6 2,4 0,6 0,15 0,15 0,15 0,3 0,04 0,006 0,08

:Таблица 2 и

Смес ь ИПа

300 НВ, Скорость мм ИПа коррозии, г/(м ч)»

Коррозионноабразивный износ г/(м ч) Относительная износостойкость 0,90

580

5,0 2170

152,0

1,56

142,0

0,55

1,67

0,30

1,54

1 50

2,23

1,40

28,0

Прототип 440

Ф

238,0

2600 Более 35

1,0

Ф

Скорость коррозии в 57.-ном водном растворе Нз$0+

ФФ

Коррозионно-абразивный износ в смеси кварцита и 5Х-ного водного раствора Н ЯО .

Заказ 229/20 Тираж 583 ое

Фмиваа ИПП аеас, г.Ужгород, уа.Проектиал, 4

415 3,0 2490

730 3, 5 3020

400 3,0 3630

340 3,0 3410

520 4,0 1970

154,0

106,5

130,0

200,0