Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для литых деталей термических печей и технологического оборудования. Цель изобретения - повышение вязкости разрушения при 750 -1000°С в термообработанном состоянии при сохранении термической и кавитационной стойкости. Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: C 2,95 - 3,6

SI 1,8 - 2,3

MN 0,1 - 0,4

NI 0,26 - 0,7

CU 0,21 - 0,6

AL 0,002 - 0,15

CR 0,6 - 1,7

MG 0,01 - 0,08

CE 0,01 - 0,07

MO 0,4 - 1,50

TI 0,002 - 0,04

бориды ванадия 0,02 - 0,35

ZR или YT 0,01 - 0,08

CA 0,002 - 0,04

BA 0,002 - 0,01

нитриды кремния 0,002 - 0,07

FE остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна BA и нитридов кремния позволяет повысить вязкость разрушения в 1,54 - 1,75 раза при 750°С и 1,53 - 1,90 раза при 1000°С. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ts»s С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4494724/02 (22) 13.10.88 (46) 07.08.91. Бюл, М 29 (71) Производственное объединение еромсельмаш" (72) П.Н.Радьков, М.И.Карпенко, Е.И.Марукович, С.M.Áýäþêoâà и В.M,Ìåäâåäåâ (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 985120, кл. С 22 С 37/04, 1982.

Авторское свидетельство СССР йв 1585374, кл. С 22 С 37/10, 1988. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для литых деталей термических печей и технологического. Изобретение относится к металлургии,. в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях тепловых ударов, ударных нагрузок и кавитации при повышенных температурах.

Цель изобретения — повышение вязкости разрушения. при температуоах 7501000 С в термообработанном состоянии, при сохранении термической и кавитационной стойкости.

Дополнительное введение.боридов ванадия стабилизирует и упрочняет матрицу, повышает эрозионную и кавитационную стойкость при температурах 750-1000 С при сохранении вязкости разрушения на высоком уровне. При кон центра ции боридов ванадия до 0,02 мас.% повышение эрозионной и кавитационной стойкости недостаточное, а при повышении содержания

„„5U „„1668456 А1 оборудования. Цель изобретения — повышение вязкости разрушения при 750-1000 С в термообработанном состоянии при сохранении термической и кавитационной стойкости, Чугун содержит компоненты в слеУдующем соотношении, мас,%: С 2,95-3 6;

St 1,8-2,3; Мп 0,1-0,4; Ni 0,26-0,7; Си 0,21-0,6;

At 0,002-0,15; Cr 0,6-1,7; Mg 0,01-0,08; Се

0,01-0,07; Мо 0,4-1,5; Ti 0,002-0,04; бориды ванадия 0,02-0,35; Zr или Yt 0,01-0,08; Са

0,002-0,04; Ва 0,002-0,01; нитриды кремния

0,002-0,07; Fe — остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Ва и нитридов кремния позволяет повысить вязкость разрушения в . Б

1,54-1,75 раза при 750 С и 1,53-1,90 раза при 1000 С. 2 табл, (,Ь боридов ванадия более 0,35 мас. снижаются технологические свойства, удароустойчивость и вязкость разрушения при 4 . температурах 750-1000 С, что снижает ка- (Л витационную стойкость. ос, Введение молибдена в количестве 0,41,б мвс. g обусловлено его высокое способностью повышать термическую стойкость и д сопротивляемость эрозии и износу, увеличивать содержание бейнита с его повышенными упругопластическими свойствами при повышенных температурах, что повышает вязкость разрушения и сопротивляемость кавитации. При содержании молибдена до

0,4 мас.% термостойкость, вязкость разрушения и кавитационная стойкость недостаточны, Верхний предел концентрации молибдена ограничен содержанием (1.5

-мас,%), выше которого снижаются техноло1668456

10 дополнительное введение бария (0,002-0,01 мас,%) и металла из группы, содержащей 15

50 гические свойства, удароустойчивость и вязкость разрушения, Нитриды кремния вводятся для измельчения структуры и повышения пластических свойств и вязкости разрушения. При концентрации.их более 0,07 мас,% усиливается их гравитизлрующее влияние на структуру, что снижает зрозионную и кавитационную стойкость. При содержании нитридов кремнля до 0,002 мас.% их модифицирующий эффект низкий и упругопластические свойства недостаточны.

Измельчению структуры способствует иттрий и цирконий (0,01-0,08 мас.%), являющихся химически активными модификаторами, повышающими плотность чугуна, вязкость разрушения и пластические свойства. При увеличении их концентрации выше верхних пределов снижаются характеристики термической и кавитационной стойкости, а при содержании их ниже нижних пределов модифицирующий эффект и упругопластические свойства недостаточны.

Содержание магния, кальция и церия, явля;ощихся основными сфероидизирующими компонентами в чугуне, принято исходя из практики производства модифицированных чугунов с повышенными упругопластическлми свойствами. Содержание алюминия и титан- в принятых колГичествах не снижает факте р формы графита и упругопластические свойства и соответствует содержанию в известном чугуне.

Хром (0,6-",7 мас,%), никель (0,26-0,7 мас.%) и медь (0,21-0„6 мас.%) обеспечива-! оТ повышение термической стойкости и сопротивляемости кавитации при сохранении вязкости разрушения на высоком уровне, Верхние их пределы ограничены содержанием, выше которого снижаются вязкость разрушения и технологические свойства, Верхние пределы содержания углерода, кремния и марганца в предлагаемом чугуне снижены, ограничены их содержанием, при котором не снижаются упругопластические свойства при температурах 750-1000 С и достигаются повышенная плотность и зрозионно-кавитационная стойкость. Содержание уг. ерода и кремния на нижних пределах установлено экспериментальным путем.

При более низких концентрациях усложняется термообработка и ухудшаются вязкость разрушения и кавитационная

СТОЙКОСТЬ, .

Пример, Чугун выплавляют в открытых индукционных печах из шихты на осно30

45 ве литейных коксовых чугунов (ГОСТ 483282), чугунного лома 18А (ГОСТ 2787-76), стального лома 1А (ГОСТ 2787-75), ферромолибдена ФМо1 (ГОСТ 4759-79), металлического хрома Х99А (ГОСТ 5905-79), боридов ванадия (ТУ 15-4-364-87), лигатуры ХНиМо1, нитридов кремния (TY 6-09-03-419-76) лигатуры ЖКМК-3 (ТУ 14-5-8-84), иттрия ИтМ-1 (ТУ 48-4208-82), ферросплава ФСЦрМн1 (ТУ

14-141-88-85), силикокальция и других ферросплавов. Ферромолибден, медь М1 и бориды ванадия вводят после рафинирования расплава кальцинированной содой непосредственно в печь. Тем:.ература расплава перед выпуском из печи 1490-1540 С, Модифицирс вачие расплава проводят модифицирующей смесью из ли.-этуры ЖКМК-З, ферросиликобария (TY-14-5-116-79), нитридов кремния, фгрроспл.ва ФСЦрМн1 или металлического лттрия ИТМ-1, Заливку модлфицированного чугуна проводят в сухие жидкостекольные формы при 1400-.1420 С.

В табл.1 приведены химические составы известного и предлагаемого чугуна.

Образцы и отливки перед испытанием подвергали аустенизации при температуре

1000 "- 20"С в течение l,2 ч л изотермической закалке при темпеоатуре 350-380 С.

Анализ с; руктуры ч, гунов проводят по ГОСТ

3443-87, а механические испытания — по

ГОСТ 9456-78, i ОС i 497-73 и ГОСТ 23,21080. Удароустойчивость оценена на машине

МУИ 600М в условиях симметричного изгиба цилиндрлческих образцов ф10 мм.

В табл.2 приведен ы механические и эксплуатационные свойства известного и предлагаемого чугуна, Дополнительный ввод в состав чугуна нитридов кремния, бария позволили повы- сить вязкость разрушения в 1,54-1,75 раза при 750 С и в 1,53-1.90 раза при 1000 С.

Формула изобретения

Чугун, содержаший углерод, кремний, марганец, никель, молибден, ванадий, алюминий, хром„кальций, медь, магний, церий, титан, бор, один элемент из группы, содержащей иттрий, цирконий, и железо, о т л и ча ю щ и и с 5i тем, что. с целью повышения вязкости разрушения при 750-100G C в термообработанном состоянии при сохранении термической и кавлтационной стойкости, он дополнительно содержит барий и нитриды кремния, а бор и ванадий содержатся в виде боридов ванадия при следующем соотношении компонентов, MBC. Д:

Углерод 2 95-3,6

Кремний 1,8-2„3

Марганец 0,1-0,4

1668456

0,002-0.04

0,02-0,35

Титан

Бориды ванадия . Один элемент из группы, содержащей иттрий и цирконий

Барий

Нитриды кремния

Железо

0,26-0,7

0,4-1,50

0,002-0,15 . 06-1,7 5

0,002-0,04

0,21-0,6

0,01-0,08

0,01-0,07

0,01-0,08

0,002-0,01

0,002-0,07

Остальное

Таблица 1

Количество компонентов в ч не мас.

Компоненты

lt агаемый

Известный

0.04

0.08

О.О4

0.01

Остальное

Таблица 2

Кавитационная стойкость, мгlгм, при тем- Вязкость разрушения Kt„- . кгс мм

nba . С п темпе а С

Термическая стойкость при нагреве до 1000 С. циклы предел проч- Относитель ности при растяжении, МПа ное удлинение,$

750

2530

133

7,8

9.7

8,2

20,5

22.6

17,6

12.8

23.1

18.2

134

30S5

272

298

292

287

251

267

247

262

262

193

166

204

81О

762

818

875

11,6

12.8

l2.5

11.4

12.6

t2.9.

8.2

5.7

5.5

8.5

5.9

5.6

14.8

12.5

113

153

t3.0

11.7

Составитель Н.Косторной

Техред M.Ìoðãåíòàë Корректор M,Ïoæo

Редактор Е.Лапп

Заказ 2629 Тираж Зб8 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина. 101

Никель

Молибден

Алюминий

Хром

Кальций

Медь

Магний

Церий углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Медь

Алюминий

Магний

Церий

Молибден

Известный

Предлагаемый

2

4

6 °

3.4

2,8

0.6 о.г

0.7

1,03

0.1

0.07

0.OS

2,95

1.8

0.1

0,6

0.26

0.21

0,002

0.01

0.01

0,4

0.02

0.002

0,002

0.01

0.002

0.002 стальное

3.4

2,1

О,3

1,1

0.5

0.4

0,1

О.О5

О.О4

1.12

0.18

О.05

0,02 о.os

0.01

0.007

Остальное

3.6 г.з

0.4

1,7

0.7

0.6

0.15

0.08

0.07

1.5

0,35

0.07

0.04

0.08

0.04

0.01

Остальное

2.95

1,80

0,1

0,6

0.26

0.21

0,002

0.01

0,01

0.4

0,02

0.002

0.002

0.01

О.О02

0.002

Остальное

3.38

2,1 о,з

1,1

0.5

0.4

О,l

О.05

0,04

1.15

0.19

О,О4

0.02

О.OS

0.01

0.OOS

Остальное

3,6 г.з

0.4

1,7

0,7

0.6

0.15

О,OS

0.07

1.5

0.35

0,07