Фосфористый чугун

 

Изобретение относится к метал.-, лургии. С целью повьшения стабильности термической стойкости, герметичности и эксплуатационной стойкости в условиях теплосмен предложенный чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 3,8-4,3; кремний 1,0-1,8; марганец 0,7-1,3; титан 0,1-0,2; фосфор 0,1-0,4; кальций 0,003-0,009; карбонитриды хрома 0,10-0,50; нитриды бария 0,012-0,045; теллур 0,003-0,008; церий 0,005-0,012; железо остальное. Термостойкость чугуна в литом состоянии 248-336 циклов . Чугун может быть также использован в качестве фрикционного материала для работы при повышенных температурах . 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

42 А1 (19) (И) (51) 4 С 22 С

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4135566/31-02 (22) 15.10,86 (46) 15.04.88. Вюл. ¹ 14 (71) Гомельский политехнический институт (72) М,И, Карпенко, Ю,Г. 11итрошкин, Я.С. Резник, M.À. Весен и О,В. Шишкин (53) 669.15-196(088,8) (56) Патент Великобритании ¹ 1154222, кл. С 7 А, 1966, Авторское свидетельство СССР № 1129263, кл. С 22 С 37/00, 1982. (54) фОСФОРИСТЫК ЧУГУН (57) Изобретение относится к метал.лургии. С целью повышения стабильности термической стойкости, герметичности и эксплуатационной стойкости в условиях теплосмен предложенный чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: углерод 3,8-4,3; кремний 1,0-1,8; марганец 0,7-1 3; титан 0,1-0,2; фосфор 0,1-0,4; кальций 0,003-0,009; карбонитриды хрома

О,!0-0,50; нитриды бария 0,012-0,045; теллур С 003-0,008: церий 0,005-0,012; железо остальное. Термостойкость чугуна в литом состоянии 248-336 циклов. Чугун может быть также использован в качестве фрикционного материала для работы при повышенных температурах. 2 табл. 1388452

ИзобретЕние относится к металлургии, в частности к фосфористым чугунам для изготовления кокилей, прессформ, изложниц и других литых деталей, работающих.в условиях теплосмен и срок службы которых ограничен появлением и развитием трещин термической усталости, Цель изобретения — повышение стабильности термической стойкости, герметичности и эксплуатационной стойкости в условиях теплосмен.

Поставленная цель достигается тем, что фосфористый чугун, содержащий yr- )5 лерод, кремний, марганец, титан, фосфор, кальций и железо, дополнительно содержит нитриды бария, теллур, церий и карбонитриды хрома при следующем соотношении компонентов, мас.X: 20

Углерод 3,8-4,3

Кремний 1,0-1,8

Марганец 0;7-1,3

Титан 0,1-0,2 фосфор 0,1-0,4 25

Кальций 0,003-0i009

Карбонитриды хрома 0,10-0,50

Нитриды бария 0,012-0,045

Теллур 0,003-0,008 39

Церий 0,005-0,012

Желез о Остальное

Дополнительное микролегирование чугуна церием упрочняет металлическую основу, повышает монолитность и плотность графита и стабильность матрицы, что повышает стабильность тер-: мической стойкости.и герметичности отливок. При концентрации церия до

0,005 мас. микролегирующий эффект и повышение стабильности герметичности недостаточно, а при концентрации церия более 0,012 мас.X снижается стабильность структуры, термической стойкости и эксплуатационных свойств чугуна в условиях теплосмен.

Содержание. углерода, кремния, марганца выбрано исходя из опыта производства фосфористых чугунов со стабильными механическими и эксплуата50 ционными свой твами в условиях теплосмен и исключает образование эвтектического.цементита и пористости в отливках.

Карбонитриды хрома упрочняют матрицу, измельчают структуру и повышают сопротивляемость термическим ударам, появлению и -развитию трещин. При содержании карбонитридов хрома до

0,1 мас.X повьгшаются термостойкость и надежность в условиях тепловых ударов, а при увеличении их содержания более 0,5 мас.% снижаются трещиностойкость и сопротивляемость терми-. ческим ударам.

Теллур способствует перлитизации структуры, повышению плотности и дисперсности -структурных составляющих и сопротивляемости ударным нагрузкам, улучшению служебных свойств чугуна и термостойкости, что обеспечивает более стабильную герметичность отливок.

Содержание теллура принято от концентрации 0,003 мас,X при которой отмечается повышение стабильности герметичности, и ограничено концентрацией

0,008 мас,%, выше которой снижается термическая стойкость чугуна.

Церий модифицирует и раскисляет чугун, повышая плотность и монолитность матрицы, что обеспечивает существенное повышение стабильности герметичности. При концентрации церия до

0,005 мас,% модифицирующий и раскисляющий эффекты недостаточны, а герметичность чугуна в отливках низкая; при концентрации церия более

0,012 мас.X. повышается содержание неметаллических включений и снижается стабильность структуры, герметичности и служебных свойств, Содержание фосфора (0,1-0,4 мас.X) обеспечивает повышение литейных свойств, плотности и стабильности герметичности, При концентрации фосфора более 0,4 мас.X снижается термическая стойкость, ее стабильность, а при содержании фосфора до 0,1 мас. стабильность герметичности недостаточна.

Кальций в указанных количествах очищает границы зерен, повышает стабильность герметичности и термической стойкости.

Пример, Плавки чугуна проводили в открытых индукционных печах емкостью 0,6 т. Температура расплава перед выпуском из индукционной. печи

1430-1460 С„ Для легирования использовали азотированный феррохром, вводимый в печь. Температура чугуна после модифицирования составляла 13801410 К. Для модифицирования использовали металлический церий, теллур и комплексную лигатуру на основе карбида кремния (65-68 мас. ), нитридов бария. Усвоение карбонитридов хрома

1388452

Таблица l

Солериамие компонентов, нас.г

Карбо Нитр интрилы барм хрома й

Иарсамеп осфор КальТитан глеро

l (прототип) 4,0

0,9 о,э

О,l

О,ol о,ооэ .

Остальное в о,о1г

О,ОЗ1

0,045 о,оог

0>006

О, 005

0>009 о,о1г о,оог о,015

О,l

1,В

О,S О,l

О,l

a,â

1,5

4е1

0,15

° °

l,О о,г

0,006 0,3

1,О

О ° 4 о,оов

0,009

О,5 о,г

4,3

О,ОО1 н

О ° 05 0 007 0 ° 001

0,04

0,9 о,s o,ог а,6

1,5 О,Э

0,05 О ° 01 0,7 0,05

О,О11

s,о

4,4

Таблица 2

Стабильность

Предел прочности при растяжении, МПа

Чугун

После

100

После

60 теплосмен

Литое состоя эксплуатационной стойЛитое После состоя 60 тепние лосмен

После

100 теплосмен теплосмен ние кости в условиях теплосмен, Х

1 {прототип) 351

112 39

248 234

68

54

2 457

210

76

320 264 244

513

81

97

93

62

78

83 составило 89-94Х, нитридов бария 8588Х; церия 76-82Х, теллура 73-77Х.

В табл.1 приведены составы исследованных чугунов.

В табл.2 приведены механические и служебные свойства чугунов.

Как видно из табл,2, предлагаемый фосфористый чугун обладает более ста.бильными характеристиками термостойкости, герметичности и эксплуатационной стойкости в условиях тенлосмен, чем известный фосфористый чугун.

Формула изобретения

Фосфористый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, фосфор, кальций и железо, о т л и ч а— ю шийся тем, что, с целью повыТермостойкость, циклов

492 336 285 259

360 116 45 20

441 232 208 193 шения стабильности термической стойкости, герметичности и эксплуатационной стойкости в условиях теплосмен, он дополнительно содержит теллур, церий, нитриды бария и карбонитриды хрома при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Углерод 3,8-4,3

Кремний l,0-1,8

Марганец 0,7-1,3

Титан 0,1-0,2

Фосфор 0,1-0,4

Кальций 0,003-0,009

Теллур 0,003-0,008

Церий 0,005-0,012

Нитриды бария 0,012-0,045

Карбонитриды хрома

Железо

Стабильность герметичнос ти, Х