Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, титан, ванадий, алюминий, молибден, ниобий, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повьшения износостойкости в газоабразивных потоках и улучшения термической стойкости при нагреве до. 1300 К, он дополнительно содержит кальций и азот при следукяцем соотношении компонентов, мае,%: 2,7-3,6 Углерод - 1,0-2,2 Кремний 0,6-1,2 Марганец 0,3-1,3 Медь 0,2-1,2 Хром 0,2-1,1 Титан 0,1-0,5 Ванадий 0,03-0,3 Алюйиний 0,12-0,9 Молибден S 0,01-0,05 Ниобий (Л Редкоземельные 0,02-0,07 металлы 0.03-0,20 Кальций 0,02-0,07 Азот Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ng> SUuu

g(gg С 22 С 37/10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTGPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ кальций и азот при следующем соотношении компонентов, мас.й:

Углерод 2,7-3,6

1,0-2,2

Кремний

Марганец

0,6-1,2

Медь

Хром

Редкоземельные металлы

Кальций

Азот

Железо v

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTMA

i (21) 3542344/22-02

,(22) 18.01.83 (46) 30.03.84. Бюл. К 12 (72) М,И. Карпенко, Е.И. Марукович и Б.И. Воронин (71) Могилевское отделение физикотехнического института АН БССР (53) 669.15-19.6(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

И 831851, кл. С 22 С 37/10, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ф 3493483/02, кл. С 22 С 37/10, 1982. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, титан, ванадий, алюминий, молибден, ниобий, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости в газоабразивных потоках и улучшения термической стойкости при нагреве до

1300 К, он дополнительно содержит

Титан

Ванадий

Алкя4иний

Молибден

Ниобий

0,3-1, 3

0,2-1,2

0,2-1,1

О, 1-0,5

0,03-0,3

0 12-0,9

0 01-0 05

0,02-0,07

0,03-0,20

0,02-0,07

Остальное

1 1082

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна с повышенной термической стойкостью.

Известен чугун p), содержащий, вес.%:

Углерод

Кремний

Марганец

Медь

Хром

О, 15-0,4 15

О, 10-0,25

Титан

Ванадий

Алюминий

0,10 -0,30

0,03-0,30

0,02-0,15

Остальное

Кальций

Редкоземельные металлы

Железо

Недостатком данного чугуна явля- 25 ется низкая термическая стойкость при нагреве до 1000-1300 К. Кроме того, он характеризуется недостаточной износостойкостью в газоабразивных потоках с повышенными температурами.

Наиболее близким к предлагаемому является чугун (2), содержащий, вес.%:

3,0-3,6

2,0-2,6

0 5-0,9

0 5-2,5

Углерод, Кремний

Марганец

Медь

О 1-0 15 4о

Хром

0,035-0,15

0,07-0,3

0,01-0,3

О, 15-2,5

0,05-0,35

0,03-0,5

0,01-0,05

0,05-0,3

Остальное

Однако известный чугун характери- 55 зуется недостаточной износьстойкостью и термостойкостью при нагреве до

1300 К.

Титан

Ванадий

Алюминий

Никель

Молибден

Ниобий

Иттрий

Фосфор

Железо

2,6-3,6

1,0-2,0

0,5-1,0

0,6-1,4

0,2-1,0

855

Цель изобретения - повышение нзносостойкости в газоабразивных потоках и улучшение термической стойкости при нагреве до 1300 К.

Указанная цель достигается .тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, титан,,ванадий, алюминий, молибден, ниобий, редкоземельные металлы и железо, он дополнительно содержит кальций и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%:

Редкоземельные металлы

0,02- 0,07

0,03-0,20

0,02-0,07

Остальное

Кальций

Азот

Железо

При этом вместо ниобия чугун содержит бор в количестве 0,01-0,05 вес.%.

Дополнительное ведение кальция в количестве 0,03-0,2 вес.% обеспечивает улучшение металлургического качества чугуна в отливках, очищает гра. ницы зерен от неметаллических включений, измельчает графитные включения и повышает износостойкость в гаэоабразйвных потоках. При содержании кальция до 0,03 вес.% влияние на улучшение металлургического качества чугуна недостаточное, а при увеличении концентрации кальция более 0,2 вес.% снижается термическая стойкость и износостойкость в коррозионных средах.

Дополнительное введение 0,020,07 вес.% азота повышает термическую стойкость чугуна. При этом титан, ниобий, редкоземельные металлы, алюминий и другие химические активные элементы связываются в карбонитриды и нитриды с высокой термической стойкостью. При концентрации азота более

Углерод

Кремний

Марганец

Медь

Хром

Титан

Ванадий

Алюминий

Молибден

Ниобий

2,7-3,6

1,0-2,2

0,6-1,2

0,3-1,3

0,2-1,2

0,2-1, 1

О, 1-0,5

0,03-0,3

О, 12-0,9

0,01-0,05

855

Т а б л.и ц а 1

Содержание в чугуне, мас.Ж

Компонейты

Известный

2 3

2,7 3,1

3,5

Углерад

Кремний

Марганец

1,8 1,0 1,6

2,2, 1,8

1,0 2,2

0,.6

1,2 0,9

1,3 0,8

0,3 . 1,3

01 03 07

0,7 1,2 0,7

1,2

Медь

Хром

1,2 0,2

0,7

0 ° 2

0,12

0,2 0,7 1,1 0,2

07 1,1 ОS

0,07

Титан

0,1

0,3 0,5 0,3

0,5

0,1. 0,3

0,03 0,2

0,03 0,1

0,10

Ванадий

0,25

Апюминий

Кальций

Молибден

Ниобий

0,12 0,5 0,9 0,6

012 05 . 09

0,30

0,03

0 05

0 01 0,03

0,03

0,01 0,03 0,05 0,02

0,02 0,05 0,07 0,02 0,05 0,07 0,07

Бор

Азот

0,02 0,05 0,07 0,02 0,05 0,07 0,05

РЗМ

3 1082

0,07 вес.Ж снижается стрела прогиба, при.концентрации азота менее

0,02 вес.Х термическая стойкость при нагреве чугуна до 1300 К - низкая. Нижний предел концентрации азота (0,02 вес.Ж) может быть использован при содержании нитрндообразующих компонентов на нижнем уровне, а концентрация азота 0,07 вес.Ж - при содержании нитридообразующих компонен- 10 тов на верхнем уровне в износостой-. ком чугуне.

В предлагаемом чугуне вместо ниобия может содержаться бор и количест ве. 0,01-0,05 вес.X. Совместное вве- 15 дение Р3М и кальция обеспечивает образование компактного и шаровидного графита и повышение износостойкости в газоабразивных средах. При этом отмечается измельчение структуры чу". 20 гуна в отливках и повышение износостойкости в коррозионных средах.

Способ производства чугуна включает загрузку компонентов шихты, подогретой до 150-650 С, в печь при наличии "болота", выплавку железоуглеродистого расплава в чугуноплавильном агрегате, перегрев расплава на 120-180 К выше температуры плавления, рафинирование, легирование, выпуск металла в ковш, раскисление, введение цианамида кальция и азотированных ферросплавов на слой шлака, модифицирование и разливку металла в литейные формы. Разливку металла в металлические формы производят при 1620-1650 К.

Химический состав известного и предлагаемого чугуна приведены в табл. 1; в табл. 2 - их свойства.

Предлагаемый

1 ) 1 I

4 5 6 7 8

36 27 303 36 31

0,6 1,2 0,9 0,6 0,8

0,3 0,003 0,22 0,3 0,2

02 003 012 02 01

1082855 Продолжение табл. 1

Содержание -в чугуне,, мас. X

«,б

l .Пр едлагаЮмь й

L. « « Компоненты

Известный

Железо

Остальное Осталь- Осталь- Остапь- Осталь- Ос- Ос- Oe-

1 ное ное ное ное таль- таль- таль ное ное ное

0,04

Иттрий

0,2!

Фосфор

Таблица 2

Свойства износостойких чугунов

2 3 4 5

Показатели

1 6 (7 8 предел прочности при растяжении, МПа

287 337 359 365 332 355 362 368

Величина стрелы прогиба, 5,4 бфЗ 6,7 6,9 6 1 6 5 6,7 6 5

Термическая стойкость при нагреве до 1300К, циклы

608 865 972 1220 862 964 1180 980

Средний износ в газоабразивных потоках, мг/м2 ч

70 62

54 38

58 50 Зб 35

Относительная износостойкость в корроэионных средах, F112 120 136 158 121 138 156 144

)щцИПИ Заказ 1683/26 Тираж 603i До си

Филиал Шй "Патент, r. Yarapog,.ул.йроежткав, 4

Как видно из таблицы износостойкость, термическая стойкость у предлагаемого чушуна выше, чем у известного.

Применение предлагаемого чугуна позволяет .расширить номенклатуру тонкостенных трубнь1х заготовок, из.готавливаемых в металлические формы ,методами непрерывного литья и эксп луатирующнхся в газоабразивных потоках с высокими температурами. Экономический эффект от внедрения изобретения составляет 540 тыс. руб.