Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и можег быть использовано |при производстве отливок, работающих в условиях высоких температур в газовой атмосфере. Цель изобретения - повышение окалиностойкости и ростоустойчивости при нагреве до 700- 950 С и длительной вьщержке. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 3,2-3,6; Si 2,3-3,0; Мп 0,1-0,4; Мо 0,1-0,35; Rb 0,05-0,1; Ni 1-2,0; Са 0,001- 0,02; А1 0,5-0,9; Hf 0,06-0,38 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна А1 и Hf обеспечит повышение окалиностойкости в-1,5-3,8 раза и ростоустойчивости в 1,4-4,2 раза . 2 табл.3

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЬ1Й КОМИТЕТ СССР

ПО-ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (2!) 4263128/3!-02 (22) 15.06 ° 87 (46) 23.11 88.Бюл. Р 43 (71) Белорусский политехнический институт (72) М.М.Бондарев, В,М.Михайловский, В.М.Королев, С.В.Киселев и l0.М.Шамов (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 1036786, кл. С 22 С 37/06, 1982, Авторское свидетельство СССР

Ф !104180, кл. С 22 С 37/00, 1985. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к метал" лургии и может был ь использовано

„„зо „, 14звт48 и при производстве отливок, работающих в условиях высоких температур н газовой атмосфере. Цель изобретения— повышение окалиностойкости и ростоустойчивости при нагреве до 700о

950 С и длительной выдержке. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мыс.X: С 3,2-3,6;

Si 2,3-3,0; Мп 0,1-0,4; Мо 0 1-0,35;

БЬ 0,05-0,1; Ni 1-2,0; Са 0,0010,02; Al 0,5-0,9; Hf 0,06-0,38 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Al u Hf. обеспечит повышение окалиностойкости в 1,5-3,8 раза и ростоустойчивости .в 1,4-4,2 раза. 2 табл.! >! 3 9 л 8

Изооретение относ!(тся к металлургии, в частности к разр,.батт;е соста> чуI уна pJI>I отливок, р;1 >oTB(o!(((fx в условпях длительного нагрева до

0 температур 950 С н газовой атмосфере.

Цель изобретения — ул,"I(!!P!!HP. ОкалиностОЙкости и рОстОус тОйч1113ос тн

С> при нагреве цо температур 700-950 С и длительной выдержке. t0

Выбор граничив>х пределов содер>т а-ния компонен!ol> r .(угуне 1(редлагаемого состава обусловлен следующим.

Содержание углерод» и крем(сия выбирают, исходя из требования необходчмой графитизации сплава, Нижние пределы по углероду (3,2 мас.%) и кремнтпо (2,3 мас.%) установлены цля исключения отбела в отливках. Увел":;— чегие концентрации углерода (до 20

3,6 мас.%) и кремния (до 3,0 мас.%) способствует кристаллиз ции расплава по стабильной диаграмме без структурно-свободных карбидов, Повышение кремния (свыше 3,0 мас.,%) снижает 25 пластичность чугуна вследствие легирования последним феррита, что при эксплуатации отливок в условиях ударньтх нагрузок (например, колосниковые решетки) ведет к их поло(тке.Добавтса углерода свыше 3,6 мас.% привоцит к флотации графита и созданию рыхлот внутри отливок, которые инициируют окисление металла.

Соединения молибдена модттст(ицир ;—

35 ют окисную пленку на поверхности чугуна, упрочняя ее. В процессе пассивации соединения молибдена внецряются в пассивную гг енку и д .Орбиру(отся на стенках коррозиопных язв. Тормозя их рост. Нижний предел содержания молибдену (0,1 мас.%) не оказывает сущеСтВЕПНОГО НттйЯНИЯ На СтсiОРОСтЬ ГНЗОВОй коррекции. Добавка молибдена свыше

0,35 мас.% приводит к обра"-,oI:анию карбицов и объединенита матритть(последним, что отрицательно сказывается IB процессе упрочнения окисной пленки.

Нали "Hp. ИИКРля В п1>едРлах 1,0

2, 0 мас ° . % сов((естно с тта1>ганне(1 с

Ä Ä0 (О, 1-0, ч мас. %) и, (От"..(бденом (. звoJlHcT IioJ1 ó÷1i "ь тнертть(1: (=cтвоп o — l>a3i (C OTHOCHT Рльтто Небо пь(Г(>>(А Ко J1V! (!I—

c TB o l M p JIi< I Iх p Ic iI p p c I1i>(-:: к а !> бидо н сложного состана, расположенных внут5 „» ри эвтектических зерен. которые I(!>» дли т Р 3(ь н 0 Й 13 ы»к е ржтс с В I lн т е 1> в ни Р с>> (= : т>1 ператур 650-950 С расттт:т-.ются в матрице 11 дополните>тьно .! !Iðóè.. ес, Отттимал !(Op соотношение мяргаттца

И тин<ЕЛЯ В СПЛаВЕ СОСтаВЛЯЕт Ст; т 3 > ! .а>ты.тт.тт 1, обладая бс>Нашим срецством к сере, кислороду, водороду, азоту и фосфору„., препятствует взаимодейтствито алюминия с даттттт>т(ти элементами и образованию !lese TBJIJ»vlecких вклточений на г; а(тишал зерен при затвердевании сплава. Добавка кальция в количестве 0,001-0,02 мас.%. достаточна для существеннэго снижения концентрации сульфидов,оксидов, гидратон и нитридов в твердом растворе с>с. -фазы.

Ввод кальция более 0,02 мас.% экопомичес "H нецелесообразен.

Алтомттний уменьшает образонание цементита в структуре сплава. 1(онцентрация алюминия менее 0.5 ма.с.% Ie обеспе тивает повышения окалиностойкости и ростоустойчивости сплава. При дооавке алюминия более 0,9 мас.%,, несмотря на повышение окалиностойкости нследс твие пас син ации повер> нос ти чу.-уна тугоплавким соединением А! 0, наблтодается снижение ростоустойчивости.

При введении в состав чугуна гафния происходит глубокое рафинирование сплава и повышение скалиностойкости. Образцы сплава, не содержацего гафний, показали более значительную потерю веса вследствие окисления по сравнению с гафнийсодержащим сплавом.

На поверхности чугуна, содер>кащего алтоминий и гафний, формируечся пртвысоких температурах окалина„ сэдр>кащая Л!gО у и 1((=О . С повышением температуры окисленные включения 1>ЯО приобретают более отчетливую конфигурацито прожилок, !-.1>o!>BcòB ñùèõ в металлическую основу сплава, обРаЗУЯ 1(РОЧНт.(О МОНОЛИТ>Г (с ЗаЩИТ ную пленку на его поверхности.

Нижний предел содержания гафния в чугуне (О, 06 мас.%) уста(то(тле(1 образованием грочной окисной пленки. С повышением содержания гафния до 1 38 мас.% ацгезия окалинь: IIB сттлаВЕ ПОВЫШаЕтСЯ ВСЛЕДСТ(.11Е УВЕЛИЧЕНИЯ ксличества оксида гафния, прорастающего в матрицу сплава. Уве>:ичение добавки гB(pIIH>i (свт-((е 0,38 мас.%) не дает дальнейшего повышения окалиностойкости чугуна.

Пример. Для получения чугунон вь(гланляют три состана чугут а на нижI 39148

Т а б л и ц а 1

Содержание компонентов,,мас.7 держания компанентав с si мп иа Бд Ni са 1 А1 нк (Fe

Уровень соЧугун

3,2 1,8 0,023 0,25 0,08 1,5 0,01! — — Остальное

Известный Средний

Предлагаемый 1 Нижний

3,2 2,3 0,1 0,1 0,05 1,0 0,001 0,5 0,06

3,4 2. 65 0 25 0,23 0,07 1 5 0 01 0,7 0,22

3,6 3,0 0,4 0,35 О,! 2,0 0,02 0,9 0,38

2 Средний

3 Depx»r.ø нем, среднеи и верхнем уро1 пя:, содержания компонентов и известный сплав при среднем содержании компонентов.

Химический состав известного и предлагаемого составов чугуна приведены в табл.1.

Плавки проводят В rrrrpyrirrr,онной печи с кварцитовой футеровкой, 1О

В качестве шихтовых материалов ис .

-пользуют литейные и передельные чугуны, стальной лом, ферросплавы и легирующие добавки: ферромолибден .(62K

Na), гранулированный никель (97,6;.

И ), металлический марганец (95,0K

Mn), ферросилиций (78Ж Si), сурьму (99,67 Sb), алюминий, силикокальций (33,5Х Са) .

Гафний вводят в печь за 8-10 мин до окончания плавки в виде феррогафния (21% Нп) с последующим выпуском металла в ковш и разливкой чугуна. Температура разливки 1320-!360 С. 25

Заливают пробы, из которых выреза= ют образцы для испытаний окалиностойкости и ростоустойчивости чугуна, а также металлографического анализа, ЗО

Окалинообразование определяют весовым методом на образцах К 25 при

700 и 950 С в течение 500 и 1000 ч в газовой среде. В качестве нагревательного агрегата используют проходпую камерную печь образны:: которой подвешивают на проволоке.

В табл.2 приведены показатели окалиностойкости и ростоустойчивости при

700 и 950 С. Время испытаний 50 и

10С0 ч для каждой температуры.

Как следует из табл.2, допол1ительный ввод в состав чугуна А! и

НГ обее rrelrrrvae-, пов rrrrerrrre l: 1, 5-3, 8 раза окалиностойкости и í 1,4 ч-4,2 раза ростоустойч:вос;и.

Формула изобретения

ЧуГун, содержащий углерод, кремний, марганец, мслибден, сурьму, ни кель, кальций и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения окалиностойкости и ростоустойчивости при нагреве до 700C

950 С при длительной выдержке, он дополнительно содержит алюминий и гафний при следующем соотношении ком . понентов, мас.l.:

Углерод 3,2-3,6

Кремний 2,3-3,0

Марганец 0,1 — 0,4

Молибден 0,1-0,35

Сурьма 0,05-0,1

Никель 1,0-2,0

Кальций 0,001-0,02

Алюминий 0,5-0,9

Гафний 0,06-0,38

Железо Остальное

1439148

Т а б л и и а 2

Окалиностойкость, г/м ч, при о. температуре, С

Ростоустойчивость, Х роста, при о температуре С

Чугун

950

700

950

700

1000 ч 500 ч 1000,ч

500 ч

1000 ч

500 ч

500 ч 1000 ч

0,16 0,38

0,09 0,25

0,95 1,24

Известный О,l 0,9

Предлагаемый 1

Составитель Н.Косторной

Редактор Н.Гунько Текред Л.Сердюкова Корректор Н.Король

Заказ 6042/26 Тираж 595

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4

0,068 0,34

0,065 0,26

0,064 0,24

0,3 0,6

0,24 0 38

0,20 0,32

0,065 0,07

0,04 0,045

0,04 0,06

0,075 0,09

0,06 0.07

0,07 0,08