Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний марганец, магний, кальций, медь, алкминий, редкоземельные металлы и железо, отличающийс я тем, что, с целью повышения прочности и износостойкости в условиях повышенных температур, он дополнительно содержит бор и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод Кремний Марганец Магний Кальций Алюминий Медь Редкоземельные металлы Бор Титан Железо

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

4(gi) С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

0,01 — 0,06

0,01 — О, 15

0,05 — О, 10

Остальное металлы

Бор

Титан

Железо

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛ4М ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3689850/22«02 (22) 09.01.84 (46) .07.05.85. Бюл. 11) 17 (72) В.А. Давыдов, П.М. Двоскин, С.М. Двоскин, В.В. Добролюбов, В.Г. Иванов, А.С. Илюхин, В.А. Калиниченко и В.Г. Солохин (71) Всесрюзный ордена Трудового

Красного Знамени научно-исследовательский и конструкторско-технологический институт трубной промышленности (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

У 990858, кл. С 22 С 37/02, 1981.

2 ° Авторское свидетельство СССР

11 642367, кл. С 22 С 37/ 10. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, „„SU„„1154363 А медь, алюминий, редкоземельные металлы и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения прочности и износостойкости в условиях повышенных температур, он дополнительно содержит бор и титан при следующем соотношении компонентов, .мас.Х:

Углерод 3,2 - 3,8

Кремний 1,6 — 2,6

Марганец 0,3- 1,0

Магний 0,02 — 0,05

Кальций О, 01 — 0,05

Алюминий 0,05 — 0,15

Медь 0,02 †. 0,10

Редкоземельные

1154363

Редкоземельные металлы

Бор

Титан

Железо

0,01 - 0,06

0,01 — О, 15

005-0,1

Остальное

0 005 — 0 10

0,03 — 0,20

Остальное

301

, талла образуется повышениое количество мелкодисперсного перлита и карбидов титана, измельчается зерно, что повышает механические свойства чугуна, его термостойкость и стой35 кость к коррозии. Оба вновь введенных элемента повышают в условиях износа термическую стойкость металла, что объясняется образованием однород40 ной структуры без междентритного графита.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях износа при повышенных температурах, Известен чугун (1), содержащий, мас.Ж:

Углерод 3,2- 3,9

Кремний 1,5 — 3,0

Марганец 0,2 — 0,7

Магний 0,01 — 0,06

Барий 0,02 - 0,20

Редкоземельные металлы

Кальций

Железо

Указанный чугун имеет невысокую прочность и износостойкость.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащий, мас.7:

Углерод 3,2 - 3,8

Кремний 1,6 - 2,6

Марганец 0,1 — 0,5

Магний 0,02 — 0,05

Кальций 0,01 — 0,05

Медь 0,02 - 0,1

Алюминий 0,05 —. 0 ь I 5

Редкоземельные металлы

Железо

Этот чугун характеризуется пониженной склонностью к отбеливанию j2j.

Недостатками известного чугуна являются низкая стойкость к износу в условиях повышенных температур, а также невысокие прочностные механические сврйства.

Цель изобретения — повышение прочности и износостойкости в условиях повышенных температур.

Укаэанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, магний, кальций, медь, алюминий, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит бор и титан при следующем соотношении компонентов, мас.X:

Углерод 3,2 — 3,8

Кремний 1,6 - 2,6

Марганец 0,3 — 1,0

Магний О, 02 — 0 05

Кальций 001-005

Алюминий 0,05 - 0,15

Медь 0 ° 02 Оэ1

При вводе бора н чугун, особенно кристаллизующийся с высокой скоростью, взамен расположенных по границам зерен металла крупных включений фосфидной эвтектики образуется равномерно распределенная по всему сечению металла мелкая фосфидная эвтектика. Кроме того, введенный в чугун бор соединяется с находящимся в жидком металле азотом, образуя нитриды бора, имеющие кристаллографнческое и ориентационное соответствие с кристаллами растущего графита.

В результате в чугуне образуется большое количество дополнительных центров кристаллизации, что способствует графитиэации металла и уменьшает его склонность к отбеливанию.

В то же время избыток бора сверх стехиометрического соотношения приводит к образованию карбидов бора, повышающих износостойкость металла.

При .вводе титана в структуре меЧугун выплавляют н вагранке.

Шихта состоит иэ литейного чугуна

ЛК 2, передельного чугуна М1 и силикокальция, варьированием соотношений которых обеспечивают необходимые содержания компонентов. Остальные компоненты вводят непосредственно в разливочный ковш редкоземельные металлы, медь и алюминий в виде сплава с кремнием, бор и титан в виде ферросплавов ферробора и ферротитана, магний в виде чушек с помощью колокольчика на специальной установке. Для компенсации тепловых потерь металла при вводе твердых добавок в разливочный ковш ваграночный чугун перегревают (несколько увеличив расход кок1

Химический состав, мас.7

Чугун

Си

Са

Известный

320 1,60 010 002 001 001 002 О»05

3,50 2,10 0,30 0,035 0,03 0,035 0,06 0,10

380 260 050 005 005 006 010 015

Предлагаемый

3» 10 1»50 О» 1О 0»015 0»008 0»007 О» 015 0»02

320 1,60 030 002 001 001 002 005

3,50 2,10 0,70 0,035 0,03 0,035 0,06 0,10

3,80 2,60 1,0 0,05 0,05 0,06 0,10 0,15

3,85 2,70 1,20 0,06 0,07 0,07 О, 12 О, 18

ca) для обеспечения температуры чугуна на желобе вагранки 1380-1410 С.

Исследованные составы чугунов применяют при литье труб диаметром

200 мм центробежным способом в водоохлаждаемые металлоформы и при отливке технологических проб для определения механических свойств и стойкости к износу. Износостойкость определяют на цилиндрических образцах диаметром 10 мм и длиной 50 мм, при сухом трении скольжения, нагретого до температуры 100 С образца по вращающемуся абразивному кругу на стан-. дартной машине МИ-1М. Для характеристики прочности чугуна образцы испытывают на разрыв, на твердость (HB)» а также определяют модуль кольцевой

54363 4 прочности труб (P) при комнатных температурах.

В таблице представлены исследованные составы чугунов и результаты роведенных экспериментов с известным н предлагаемым чугунами.

Как видно из таблицы, предлагаемый чугун (составы 5 — 7). имеет более высокие прочностные механичес1о кие свойства, а главное износостойкость по сравнению с известным (составы 1 — 3). Кроме того, отклонения от предлагаемых оптимальных пределов по содержанию элементов в чугуне в

15 меньшую (состав 4) или большую (состав 5) сторону приводят к снижению износостойкости и механических свойств металла.

1154363

Продолжение таблицы

1 I

Механические свойства

Химический состав,мас. 7

Износ, г/мин

Твер- Модуль дость кольцеНВ вой

Чугун

В

Известный

0,35

Ос таль- 251 ное

То же 307

0,22

0,17

395

384

0,008

0,03

0,05 0,01

402

211 1170 0,036

429

0,075 0,08

440

398

Составитель Н, Косторной

Техред Т.Маточка

Редактор Н. Гунько

Корректор Г. Рещетник

Подписное

Заказ 2638/26 Тираж 583

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауаская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый

О, 10 0,.15

0,12 0,17 .

Предел прочносности в

МПа прочности

К, МПа

224 860

205 l080

233 690

232 860 0,068

225, 940 0,061

228 1260 0,029

239 830 0,027