Сплав на основе железа

 

Союз Советскик

Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ и 749927

В П Т ь

«.3 :::;èéåËÇÐ

l ъ- « (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено.24.07.78 (2) ) 2648530/22-02 с присоединением заявки М— (23) Приоритет—

Опубликовано 23.07.80. Бюллетень М 27 (51)M. Кл.

С 22 С 38/28

Гооударстввнный комитет

IIo AeMN нзобретеннй н открытий (53) УД К" 669,.15

-01 8. 2 (088.8) Дата опубликования описания 28.07 80

B. П. Гаврилюк, Ю. В. Моисеев, С. В. Хлистун, Ю. Q. Сезоненко, И. Ф. Шилов и А. Н. Качкин

I (?2) Авторы изобретения

Институт проблем литья АН Украинской ССР (?I) Заявитель (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА

Изобретение относится к металлургии, в. частности к изысканию новых литейных жаростойких и коррозионностойких сплавов, применяемых в жидкометаллических установках энергомашиностроительной промышленности и в литейном производстве в качестве материала тиглей, трубопроводов и кокилей в установках для литья под низким давлением медньтхсплавов.

Как известно, к числу основных требований к материалам, идущих на изготовто ление указанных изделий, прежде всего относятся их высокие технологические свойства: жаростойкость и коррозиониая стойкость в жидких металлах. При этом

15 наиболее перспективными являются железохромистые сплавы, так как они по сравнению со сплавами, содержащими никель и кобальт, обладают более высокой корроэионной стойкостью в расплавах меди и являются более дешевыми.

Известен сплав (11 на основе желе за следующего химического состава, вес,%:

Хром 35-40

Алюминий 3-5, Молибден 1-2

Титан О, 1-2

Кремний 0,1-0,2

Церий 0,01-0,2

Бор О, 02-0, 05

Вольфрам 1-2 Иттрий О, 01-0,5

Железо Остальное

Сплав обладает высокой жаростойкостью до 1350 С.

Недостатком известного сплава является низкая пластичность и корроэионная стойкость в жидкометаллических средах.

Повышенная хрупкость при комнатной температуре желеэохромистого сплава является серьезным недостатком при изготовлении литых деталей, особенно при

lIpHMeHBHH8 Hp0K0 pQCllpOCTpBHeHHMK в металлургии наиболее простых методов открытой цндукционной и электродуговой плавки металлов.

74 в ик состав таких тугоплавких элементов, как молибден и вольфрам, Как покане превышает 2-2,5%. Увеличение содержания молибдена способствует выделению хрупкой б — фазы. Получение б -фазы благоприятной формы с помощью обработки сплава РЗМ, кальцием и магнием позволяет улучшить механические свойства, главным образом, при низкик температурах, а высокотемпературного упрочнения получить не удается, Весьма ощутимые результаты по жаропрочности получены при легировании железохромистого сплава вольфрамом в количестве до 8%. Однако при этом значительно затрудняется высокотемпературная обработка сплава давлением. В соответствии с этим необходимо регулировать

25 эо

35 литом металле б -фазы, а это приводит к заметному повышению механических свойств при комнатной температуре и некоторому снижению температуры перекода иэ хрупкого состояния в вязкое, 45 место молибдена приводит к повышению его механических свойств при комнатной и особенно при высокой температурах, что в целом приводит к повышению качества металлоизделий.

Литые метзллопроводы из предложенного сплава обладают длительной стойо костью в жидкой меди при 1200 С, При существующей технологии получения

3 9927, 4

Наиболее близким к изобретению по Увеличение жаропрочности желеэокротехнической сущности а-достигаемому мистых сплавов достигается введением результату является сплав (2) на осйове железа следующего кимического состава, вес.7". зывают исследования, максимальное соХром 20-60 держание молибдена в железохромистом

Алюминий 0,5-5 сплаве при наличии кремния около 1%

Молибден О, 1-1,5

Титан 0,1-$

Кремний 0,3-2 1О

Берий 0,001-0, 05

Кальций 0,01-0,08

Бор О, 0005-0, 05

Бериллий 0,05-1,5

Магний О, 001-0, 05 15

Железо Остальное

Данный сплав имеет предел прочности при комнатной температуре 45 - —

50 кг/мм и уда рную вязкость

0,75 кгм/см, а при 1000 С ударная вязкость составляет 15-16 кгм/см

Недостатками известного сплава является его низкая пластичность при комнатной температуре, приводящая к образова- содержание вольфрама в сплаве. Детали, нию трещин в отливках при охлаждении и которые подвергаются термомеханической в процессе механической обработки. Низ- обработке при высоких температурах, иэкие прочностные свойства при эксплуата- готавливаются из сплавов, содержащих ции в условиях воздействия высоких тем- вольфрам на нижнем уровне, а в сплавак ператур и нагрузок привоцят к изменению для деталей, используемых в литом виде, геометрической формы иэделий и к преж- вольфрам. содержится по верхнему предедевременному выходу из строя узлов ма- лу. шин, а также низкая коррозионная стой- Как уже отмечалось выше, допусти кость в жидкой меди при высоких темпе- мые пределы вольфрама в сплаве по ратурах. 0 -фазе значительно выше, нежели молиб.Бель изобретения - повышение механи« дена, что является причиной отсутствия в ческих свойств, коррозионной стойкости в жидкой меди при высоких температурах. Указанная цель достигается тем, что в известный сплав на основе железа, содержащего хром, алюминий, кремний, 4о титан, редкоземельные металлы, кальций В табл. 1 йриведены составы извести магний, вводится вольфрам при следую- ного и предлагаемого сплавов. щем соотношении ингредиентов, вес.%: В табл. 2 приведены механические

Хром 31,6-40,5 свойства известного и предлагаемого

Алюминий 0,24-2,34, сплавов.

Кремний 0,62-1, 70 Из приведенных в таблице данных

Титан 0,56-1,48 испытаний литых образцов на растяжеРедкоземельные ние и ударный изгиб установлено, что . металлы 0,01-0,07 введение s состав сплава вольфрама

Магний 0,004-0,02 5Р

Кальций < 0,001-0,08

Вольфрам 2, 3-8, 2

Железо Остальное

Материалы используемые для цеталей, работающих в условиях высоких темпера- 55 тур, обладают> прежде всего, высокой, жаростойкостью и необходимым уровнем прочностных характеристик.

749927

Таблица 1

Известный

33,5 0,25 1,68 1,0 0,02 0,004 0,05 1,5 Основа

Предлагаемый

35,8 0,24 1,29 0,89 0,01 0,008 0,04 2,3 То же

31,6 1,47 062

0 56 0 07 0 02 0 001

4,5

33,4 0,50 1,35

38,7 2,34 1,04

0,68 0,04

0,025

0,06

0,01

5,6

0,03

1,48

1,01

0,01

6,7

002 0004, 008 7 8

36,3 0 44 1,70

405 031 120 051 004 002

Q,05 8,2

5 специальных роторов микрозлектродвига телей с медной литой "беличьей клеткой применяют металлопроводы, выполненные из трубы С марки Х18Н10Т, внутрь которой запрессована графитовая, причем на стальную трубу наносится плазменным напылением слой окиси алюминия. длительность работы таких металлопроводов

:составляет 4-5 ч, после чего металлопроводы растворяются в жидкой меди.

Литые металлопроводы из предложенного сплава обладают более высокой стойкостью в жидкой меди, составляющей не менее 100 ч. Кроме того, расплав ме-. 15 ди не загрязняется железом, поскольку металлопроводы из заявляемого сплава практически не растворяются в жидкой меди при температуре литья, составляющей

1200 С, что увеличивает электросопро- 2р тивление литой "беличьей" клетки и положительно сказывается на работе микродвигателей.

Применение предложенного сппава в

t качестве материала металлопровода в ус- 25 .тановках для литья под низким давлением 4l меди и медных сплавов позволяет увеличить производительность процесса получения отливок и улучшить их качество.

-6

Предложенный сплав выплавляют в открытой основной индукционной печи

ЛПЗ-37 под слоем защитного шлака, содержа цего, вес.%: окись кальция 50-60, окись магния 20-25; длавиковый шпат

10-15 и двуокись кремния 5-10.

Выплавка предложенного сплава осуществляется на основе армко-железа, в расплав которого вводится хром металлический марки ХО или Хl, ферровольфрам марки Вl или В2, кремний кристаллический Kpl, титановая губка. Алюминий в сплав можно вводить как с лигатурой, так и самостоятельно в виде алюминия первичного. Кроме того, металл модифицируют на выпуске присадкой на струю металла комплексного модификатора, содержащего, масс.%, "кальций 10-20, редкоземельные металлы 10-20, магний

2 5, алюминий 5-15, железо 20-30, кремний остальное.

Ориентировочная экономическая эффективность от внедрения литых металлоцродуктов из предлагаемого сплава в установках для литья под низким давлением меди и медных сплавов. составляет

60 тыс. руб. в год за счет повышения коррозионной стойкости литых металлопроводов в 20 раз.

749927

Известный 48,7

l6,3

0,75

8,6

Предлагаемый

18,1

0,83

10,6

58,1

14,2

0,86

19,8

60,1

0,89

16,2

22,1

61,9

0,93

17,9

23,2

64,4

18,4

0,95

24,1

23,5

0,85

60,1

16,8

0,56-1,48

О, 01-0, 07

0,004-0, 02

О, 001-0,08

2,3-8,2

Остальное

Составитель Г. Дудик

Редактор А. Мотыль Техред О. Андрейко Корректор М. Коста

Заказ 4433/S Тираж 694 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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

Формула изобретения зо

Сплав на основе железа, содержащцй хром, алюминий, кремний, титан, редкоземельные металлы, магний и кальций, о т л и ч а,ю шийся тем, что, с целью повышения механических свойств, коррозионной стойкости в жидкой меди при высоких температурах, он дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Хром 31,6-40,5

Алюминий О, 24-2, 34

Кремний 0,62-1,7

Титан.

Редкоземельные металлы

Магний

Кальций

Вольфрам

Железо

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

l4 532657, кл. С 22 С 38/28, 1975.

2. Авторское свидетельство СССР

No. 498351, кл. С 22 С 38/28, 1974.