Коррозионно-износостойкий чугун

 

(71) Заявитель (54) KOPPQBHOHHO-ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН

Изобретение относится к изысканию новых материалов, предназначенных для изготовления деталей, работающих в условиях повъииенного корроэионного изнашивания,. и может найти применение для деталей химической и нефтяной- промыш5 лвнности (цилиндры, патрубки, поршни и гильзы компрессоров), а также для деталей тракторов и сельскохозяйственных . машин (выхлопные коллекторы, направля- ющие втулки клапанов и др.).

Известен коррозионно-износостойкий чугун следующего химического состава, вес.7:

Углерод 3,0-3,6

Марганец 4,0-5,0

Кремний 2,0-2 5

Медь 1,8-2,5

Алюминий 0,4-0,6, Железо Остальное

Этот чугун имеет следующие механические свойства при 20 С: о .

Предел прочности при раса .яюкении, кгс/мм 18-23

Предел прочности при изгибе, кгсlмм

2 40-52

Твердость по Бринелю, кгс/мм 2 241-302

Скорость коррозии в 5%-ном растворе Н,2904, гlм 4 4-10 (1).

Недостатками данного чугуна являются низкая обрабатываемость, повышенная объемная и линейная усадка, а также склонность к образованию отбела в тонких сечениях отливки.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является корроэионно-износостойкий чугун следующего химического сосгава, вес.7:

Углерод 2,8 3,2

Кремний 1,3-2,0

Марганец 0,9-1,2

Хром 0,2-0,7

Никель О, 7-1,6

Медь О, 2-0,5

Молибден О, 2-0,7

823448

3

Фосфср Йо 0,15

Сера Йо 0,12

Железо Остальное

Чугун .имеет следующие механические свойства, определенные на образцах без термической обработки при 20 С:

Предел прочности при изгибе, кгс/мм 2

Более 70

Стрела прогиба, мм Волее 4,2

Предел прочности при растяжении, кгс/мм Более 30

Твердость, нв Не более 286

Коррозионная стойкость чугуна оценивается пятым баллом по ГОСТ

13819-68 при испытаниях в щелочных и газовых средах (продукты сгорания топлива) P).

Однако у него недостаточно высокая коррозионная стойкость при повышенном изнашивании деталей и повышенная склонность к отбелу в тонких сечениях отливки.

Бель изобретения — повышение корроэионностойкости в условиях изнашивания и снижения отбела.

Поставленная цель достигается тем, что в корразионно-иэносостойкий чугун вводится титан, редкоземельные металлы и алюминий при следующем содержании компонентов, вес.%:

Углерод . 3,0-4,0

Кремний 1,0-2,0

Марганец 0,5-1,0

Медь 0,2-0,5

Хром 0,5-1,0

Титан О, 25-2,0 . Никель 1,0-2,0

Алюминий 1,0-2,0

Редкоземельные

: металлы . 0,03-0,20

Железо Остальное

Введение в состав чугуна титана позволяет повысить корроэионную стойкость деталей, а совместный ввод алюминия и титана - их износостойкость, Микролегирование редкоземельными металлами устраняет образование в структуре чугуна отбепа и переохлажденных фарм графита и измельчает карбиды титана.

Замена дефицитного и дорогостоящего молибдена на титан, алюминий и редкоземельные металлы позволяет повысить выход годных отливок, а также. устранить необходимость их последующей термической обработки.

При наличии в чугуне менее 1,0% апю миния в структуре не обеспечивается повышенная каррозионная износостойкость

4 чугуна При содержании в чугуне более

2,0% алюминия увеличивается брак отливок по плене.

Содержание менее 0,25% титана отрицательно влияет на корразионную стойкость чугуна, При содержании более

2,0% титана резко ухудшаются литейные свойства чугуна (жидкотекучесть и склонность к отбелу).

Наиболее оптимальным является соотношение между алюминием и титаном

1:1-4:1.

При содержании редкоземельных металлов (РЗМ) менее 0,03% в структуре чугуна не образуется достаточного количества дополнительных центров кристаллизации, положительно влияющие на склонность чугуна к отбелу и на измельчение его структурных составляющих. При наличии РЗМ в чугуне более 0,2% увеличивается склонность чугуна к отбелу и технически затрудняется способ их ввода в расплав.

Количества кремния, углерода, марганца, меди, хрома и никеля выбраны, исходя из опыта получения коррозионно4 ойких чугунов.

Пример. Плавка чугуна проводит- ся в вагранке холодного дутья производительностью 10 т/ч. Алюминий и титан вводят в ковш перед заливкой в него чугуна, а лигатуру, содержащую РЗМ (ФСМИ-2), на желоб вагранки.

С целью повышения температуръь за ливки чугуна .и процента усвоения легируюших добавок (титана и хрома) расплав предварительно обрабатывают в разливочном ковше экзотермическими смесями, содержащими,%: железную окалину 70, алюминиевый порошок ПА-112 и плавиковый шпат 16. Разливка чугуна проводится в сухие формы из стержневой смеси.

Одновременно в этих же условиях проводят три контрольные плавки чугуна известного состава.

Из обоих типов чугуна (титано-алюминиевого и молибденового) изготавливают образцы и тонкостенные отливки, к которым предъявляются повышенные требования по структуре и каррозионной стойкости в условиях повышенного износа.

Химический состав образцов из предлагаемого чугуна представлен в.табл. 1.

В табл. 2 представлены данные о механических свойствах образцов из известного и предлагаемого чугуна.

Испытания чугунных образцов на коррозионную стойкость проводятся в каме5 823448 6 ре искусственного климата (концентрация» машине модели CMU-2. Отдел определяНф04 2,75 г/л; концентрация сернистого ют по клину. ангидрида в растворе 1,83 г/л: температура 25 С, влажность 10ОЖ). о

Испытания на износостойкость в усло,виях ксррозионной среды проводятся на

Все отливки, изготовленные из титано алюминиевого чугуна, не имеют отбела и хорошо обрабатываются.

Таблица 1

Химический состав,%

Обра- эец, M угле- крем- марга- медь хром ни- итак алюмирод ний нец кель ний

Р3М железо

1,00" 0,1 1 ОСТ

3,00 1,49 1,00 0,20 1,00 1,36

3,70 1,00 0,82 0,38 0,50 1,58

0,25

0,86

1,38

0,03 ОСТ

0,20 ОСТ

3,52 2,00 0,52

311 7 2эОО Оэ50

0,50 О, 78 1,84

Оа 49 Ое8 7 2,60.

0,78

1,95

0,05 ОСТ

0,06 ОСТ

2,00 . 2,00

4,00 1,10 0,73 0,28 0,63 1,00

1,10

Таблица 2

° Â НВ Ф!ВМ

Огбел, в. кгс/мм

Средний износ мм

Твердость, НВ

Чугун

Скорость коррозии, кг/см сут

Предлагаемый

7,6

1,46

0,5

20,0

229

1,81

6,0

0,О

19,0

217

241, 1,38

6,3

20,0

18,5

9,1

1,49

0,5

235

18,0

6,2

1,64

193

Известный 1 7,0.

14,3

17,0

6,0.2,14

1,06

4i0

19,0

241

6,0

17,5

217

1,77

12,1

Формула изобретения

0,5-1,0 .

1-2

0,2-0,5.

0,25-2,0

0,03-0,20

1-2

Остальное

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидете).ство СССР

% 428032, кл. С 22 С 37/00, 1972, 2. ГОСТ 11849-76.

Тираж 681 Подписное ф лиал ППП»Патент», г. Ужгород, ул. Проектнаяе 4

Коррозионно-износостойкий чугун, со- 4З держащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь и железо, о г л ич а ю ш и и с я тем, что, с целью повышения корроэионной стойкости в условиях изнашивания и снижения отбела, он до- s0 псанительно содержит титан, редказемельные металлы и алюминий при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Углерод 3-4

Кремний 1-2 у

Марганец 0,05-1,0:

ВНИИПИ Заказ 2009/34

Хром Никель

Медь

Титан .

Редкоземельные металлы

Алюминий

Железо