Чугун

 

Изобретение относится к металлургии,в частности к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для литых деталей, предназначенных для работы в агрессивных жидкометаллических средах. Цель - снижение износа и повышение термостойкости при работе в жидкометаллической среде. Чугун содержит, мас. % : углерод 2,5-3,4

кремний 1,5-2,0

марганец 0,005-0,04

сурьма 0,04-0,08

хром 0,2-2,0

молибден 0,5-1,0

алюминий 0,06-2,0

никель 0,1-1,0

бор 0,004-0,07

свинец 0,008-0,04

медь 0,3-1,0

церий 0,005-0,008

железо остальное. При испытании чугуна в жидкометаллическом потоке расплава силумина АЛЧ при 820°с износ составляет 2,9-3,6 г/ч, а термостойкость до появления первой трещины равна 1930-2084 циклов. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК авSUau (51)4 С 22 С 37 0

В;.Е.ОЮИУЯ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4313058/31-02 (22) 05.10.87 (46) 07,05.89. Бюл. Р, 17 (71) Белорусский политехнический институт (72) Л.Л. Счисленок, Е,И. Шитов, M.Ì. Бондарев, В.M. Михайловский и M.Ñ. Коладынская (53) 669.13,018.24.3.73 (088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

N - 1090751, кл. С 22 С 37/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 1151583, кл. С 22 С 37/1О» 1983. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и моИзобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству, а именно к составам высокоуглеродистых сплавов железа, и может быть использовано для литых деталей, предназначенных для работы в агрессивных жидкометаллических средах.

Целью изобретения является снижение износа и повышение термостойкости при работе в жидкометаллической среде.

Пределы содержания всех компонентов (по массе) установлены, исходя из получения благоприятного сочетания свойств и структуры металла.

Нижний предел по содержанию углерода 2,5 мас.Х, кремния 1,5 мас.Х, алюминия 0,06 мас. %, свинца жет быть использовано для литых деталей, предназначенных для работы в агрессивных жидкометаллических средах.

Цель — снижение износа и повьппение термостойкости при работе в жидкометаллической среде ° Чугун содержит, мас.7.: углерод 2,5-3,4; кремний 1,52,0; марганец 0,005-0,04; сурьма

0,04-0,08; хром 0,2-2,0; молибден

0,5-1,0; алюминий 0,06-2,0; никель

0,1-1,0; бор 0,004-0,07; свинец 0,008-

0,04; медь 0,3-1,0; церий 0,005-0,008; железо остальное. При испытании чугуна в жидкометаллическом по гоке расплава силумина АЛЧ при 820 С износ составляет 2,9-3,6 г/ч, а термостойкость до появления первой трещины равна 1930-2084 циклов. 1 табл.

0,008 мас»% обеспечивает получение металлической основы с включениями ледебурита не более 5%.

Верхний предел по содержанию угле" рода 3,4 мас.X кремния 2,0 мас.Х, сурьмы 0,08 мас.Х, хрома 2,0 мас.Ж, никеля 1,0 мас.% и бора 0,07 мас.Ж вызван необходимостью получения высокодисперсной перлитной структуры с количеством феррита не более

10 мас.X.

Свинец при содержании его в чугуне в пределах 0,008-0,04 мас ° X обеспечивает получение однородной структуры в различных сечениях отливки. Повышение содержания свинца (свыше

0,04 мас.%) приводит к анизотропии свойств в отливке, что вызвано укруп1477765 нением графита и отрицательно сказывается на термостойкости и иэносостойкости чугуна.

Повышение молибдена в сплаве (свы5 ше 1 мас.7) приводит к образованию карбидов и обеднению матрицы молибденом. Содержание молибдена ниже !

0 5 мас ° не оказывает существенного влияния на термостойкость и износо,стойкость при высоких температурах.

Нижний предел по содержанию сурьмы

0,04 мас.% и бора 0,004 мас. обеспечивает значительное повышение свойств материала при минимальной ,степени легирования.

Никель и хром в количествах 0 1 и 0,2 мас.7. соответственно позволяют получить при затвердевании чугуна твердый расплав oL-фазы с относитель- 20 но небольшим количеством карбидов сложного состава, расположенных внутри эвтектических зерен. Карбиды при длительной выдержке в интервале температур 780-820 С, являющихся рабо- 25 чими температурами чугуна предлагаемого состава, растворяются в матрице

И дополнительно легируют ее. Увеличение содержания никеля (свыше

1,0 мас.7) вызывает ферритизацию, сплава. К такому же результату приводит повышение алюминия (более 2 мас,7) и марганца (сверх 0,04 мас. ), Дополнительный ввод в чугун меди гарантирует получение перлитной

35 структуры и повышает дисперсность перлита, что улучшает износостойкость чугуна. Кроме того, медь, повышая теплопроводность сплава, положительНо Влияет на увеличение термостойкос 40 ти чугуна, Повышению теплопроводности чугуна, а следовательно, и термостойкости способствует также наличие в сплаве церия. В данном случае положительный эффект достигается за счет измельчения включений графита и обеспечения более равномерного их распределения в объеме металлической основы чугуна, Верхний предел по содержанию меди 1,0 мас.7. обес50 г, ечивает получение высокодисперсной г:ерлитной структуры и подавляет обра=-ование феррита вокруг включений графита, Превышение содержания меди (сверх 1,0 мас.7) сопровождается малым ростом перлитизации металличес55 кой матрицы и износостойкости и, хотя и сопровождается некоторым ростом теплопроводности и термостойкости, дальнейшая добавка меди экономически нецелесообразна. Понижение содержания меди (ниже 0,3 мас.7) приводит к ферритизации металлической основы чугуна.

Содержание церия в чугуне в пределах 0,005-0,008 мас. способствует распаду цементитных включений собраэованием перлита. Добавка церия приводит к измельчению графитных включений, начиная с величины 0,005 мас.7, что и является нижним пределом содержания церия. Ниже содержания

0,005 мас.7. церия термостойкость чугуна ухудшается.

Верхний предел по церию 0,008 мас.7. ограничен карбидообразующим действием церия. При содержании церия более

0.,008 мас, в твердом растворе образуются нерастворимые карбиды церия, которые, располагаясь по границам зерен, снижают прочность и износостойкость чугуна как в горячем, так и в холодном состояниях.

Для исследования структуры и

;свойств чугуна предлагаемого состава выплавляют составы, содержащие

I компоненты на нижнем, среднем и верхнем уровнях. Известный сплав содержит компоненты на среднем уровне °

Технология плавки чугуна заключается в расплавлении высокоуглеродистых металлиэованных окатышей, науглероживании расплава и ввода ферросплавов (по массе) кремния (757), хрома (45%), молибдена (457), бора (17%), церия (457), кристаллической сурьмы, электролитического никеля, технического алюминия, катодной меди и свинца.

Расчет шихты (по массе) для получения чугуна предлагаемого состава осуществляется с учетом усвоения кремния, сурьмы, никеля, свинца, меди и алюминия на уровне 85-907., хрома, молибдена и бора на уровне 75857 и церия 507, Испытания на стойкость материала в условиях износа в жидкометаллическом потоке проводят по следующей методике, Образцы погружают в ванну, содержащую расплав силумина АЛЧ с о температурой 820 С, и вращают со скоростью 750 об/мин. Стойкость образцов оценивают весовым методом, Термостойкость сплава оценивают по числу циклов до появления первой сквозной трещины. Образцы имеют фор1477765

30 и мм ° Обв воде. му шайб с наружным диаметром внутренним. 20 мм„ толщиной 6 разцы периодически охлаждают

Составы сплава и свойства дены в таблице. привеЖелезо !

Сплав

Содержание компонентов, мас. %

Сурьма Хром Молибден

Углерод

Марганец

Кремний

Алюминий

Известный

Предлага емый

1.

1 ° 9 0 022 0,01 1 75 0 25 0 3

3,2

1,5 0,005 0,04 0,2 0,5 0,06

1,75 0,022 0,06 1, 1 0,75 1,03

2 0 0 ° 04 0 08 .2 ° 0 1 0 2 0

2,5

2,95

3,4

Продолжение табл.1

Свойства чугуна

Содержание компонентов, мас. Ж

Сплав

Свинец Медь Церий Железо

Износ Обраэовачугу- ние перна, вой тре- г/÷ . щины, циклы

Никель Бор

Известный предлага емый

1.

Осталь- 4,0 1729

0,55 .0,11 0,075 ное

0,005

0,0065

0,008

3,6 1930

3,1 2084

2,9 1960

0 ° 004 Оэ008

0э037 Оь024

0,07 0,04

0,3

0,65

1,0

0,1

0,55

1,0

Составитель А. Зенцов

Техред Л.Олийнык Корректор А. Обручар. едактор Н, Гунько

Заказ 2317/26 Тираж 577 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r Ужгород, ул. Гагарина, 101

Как видно из данных таблицы, предлагаемый чугун обеспечивает повышение термостойкости в жидкометаллической среде в 1,12-1,20 раз, и уменьшает износ материала в 1,11 — 1,38 раза по сравнению с известным.

Формула изобретения 18

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, хром, молибден, алюминий, никель, бор, свинец, железо, отличающийся 20 тем, что, с целью снижения износа и повышения термостойкости при работе в жидкометаллической среде, он дополнительно содержит медь и церий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод

Кремний

Марганец

Сурьма

Хром

Молибден

Алюминий

Никель

Бор

Свинец

Медь

Церий

2,5-3,4

1,5-2,0

0,005-0,04

0,04-0,08

0,2-2,0

0,5 — 1,0

0,06-2,0

О, 1-1,0

0,004-0,07

0,008-0,04

0,3-1,0

О,ОО5-0,008

Остальное