Чугун и способ его получения

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве насосов для перекачки химически агрессивных сред. Цель изобретения - повышение абразивной, ударно-абразивной и абразивно-коррозионной стойкости, а также увеличение прочности в термообработанном состоянии. Новый чугун содержит, мас.% C 1,8 - 2,8, SI 0,4 - 0,8, MN 0,5 - 1,5, CU 0,5 - 1,5, CR 26 - 30, TI 0,3 - 1,3, NB 0,5 - 2,2 и FE - остальное. Предложенный способ получения чугуна включает загрузку шихтовых материалов, их расплавление, получения базового химического состава и его последующую обработку 5 - 15 мас.% ниобийсодержащей лигатуры ( NB 12 - 15%, C 4,5 - 5%, CR 26 - 30% и FE - остальное). Дополнительный ввод в состав чугуна, полученного предложенным способом, NB и CU повышает σ<SB POS="POST">и</SB> в 1,2 - 1,3 раза и стойкость абразивную в 1,5 - 2,6 раза, ударно-абразивную в 5 - 5,5 раза и абразивно-коррозионную в 1,5 раза. 2 з.п. ф-лы, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) (51) 5 С 22 С 37/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

NbC + Ti = (Ti Nb)C

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ П.(НТ СССР. (21) 4421911/23-02 (22) 18.03.88 (46) 30.03.90. Бюл. Ó 12 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-технологический институт угольного машиностроения и Московский институт стали и сплавов, (72) Е.В. Рожкова, А.M. Дербасов, О.N. Романов, Н.А. Выборнов, Л.M.Романов, Л.Я. Козлов, M.Þ. Иванова, И.Е. Ватковская, А.И. Дипнер и Е.В. Егоров (53) 669. 15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 38273?, кл. С 23 С 37/06, 1973 .

Авторское свидетельство СССР

N - 429129, кл. С 22 С 37/06, 1974.

Явойский В.И. и др. Металлургия стали. M.: Металлургиздат, 1972, с, 410-412 ° (54) ЧУГУН И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано приИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов и способов получения чугуна для деталей насосов для перекачки химически агрессивных суспензий.

Цель изобретения — повышение абраf зивной, ударно-абразивной и абразивнокоррозионной стойкости, а также увеличение прочности в термообработанном состоянии.

Изобретение иллюстрируется приме- рами конкретного выполнения.

2 производстве насосов для перекачки химически агрессивных сред. Цель изобретения — повышение абразивной, ударно-абразивной и абразивно-коррозионной стойкости, а также увеличение прочности в термообработанном состоянии. Новый .чугун содержит,мас.X:

С 1,8-2,8; Si 0,4-0,8; Мп 0,5-1,5;

Си 0,5-1,5; Cr 26-30; Ti 0,3-1,3;

Nb 0,5-2,2; Fe остальное.. Предлагаемый способ получения чугуна включает загрузку шихтовых материалов, их расплавление, получение базового химического состава и его последующую, обработку 5-15 мас.X ниобийсодержащей лигатуры (Nb 12 15Xу С 4 5 5Xó

Cr 26-30Х и Fe остальное). Дополнительный ввод в состав чугуна, полученного предложенным, способом, Nb u

Си повьппает бц в 1,2-1,3 раза и стойкость абразивную в 1. 5-2,6 раза, ударно-абразивную в 5-5,5,раза и абразивно-коррозионную в i 5 раза.

2 с.п. и 1 s.ï. ф-лы, 2 табл.

Необходимость дополнительного ssoда в состав предлагаемого чугуна меди и ниобия обусловлена следующим.

Ниобий находится в лигатуре в виде карбидов NbC. При ее введении в жидкими, чугун идет реакция с. образованием сложного карбида (Tf.

Nb)C имеющего плотность, близкую к плотности жидкого сплава и равномерно распределенного по его обьему, что

1553

568 устраняет опасность образования крупных сегрегаций карбидов в отливках и шлакометаллической смеси в результате их всплытия.

Высокая абразивная стойкость пред5 лагаемого чугуна достигается за счет повышенного по сравнению с BpoTQTHIIQN количества карбидов, в частности карбидов (1Ь, Ti)C с высокой микротвердостью (Нз0 2000) . Благодаря равномерному распределению карбидов и их дисперсности предлагаемый чугун сочетает высокую абразивную стойкость с высокой прочностью (Gu) и ударно-абразивI5 ной стойкостью э

Высокая кор1 озионная стойкость при низком соотношении хрома и углерода обеспечивается тем, что значительная часть углерода расходуется на образо- 20 вание карбидов (NbTi)C а концентрация хрома в основе. остается достаточно высокой.

Медь вводят в чугун для повышения ,прокаливаемости, т.е. для увеличе- :25. ния абразивной стойкости массивных отливок.

К положительным свойствам меди относится также то, что она, увеличивая устойчивость аустенита в перлитной области, незначительно, по сравнению с другими элементами, например марганцем, снижает температуру начала мартенситного превращения, т.е. обеспе чивает, в структуре минимальное коли; чество аустенита. При введении меди 35 менее 0,57 ее влияние на свойства ! незначительно, верхний предел связан

1 с ее ограниченной растворимостью в железных сплавах.

В табл, 1 приведены химический 40 состав и свойства предлагаемого и известного чугунов.

Структура предлагаемого чугуна сос .тоит из хромистокарбидной эвтектики, дисйерсных; карбидов (hNbTi)C в твер- 145 дом растворе.

Соотношение ЖЬ;Т должно быть 2, -чтобы плотность карбидов (НЬТХ)С быпа равна плотности жидкого чугуна.

Содержание Nb О 5-2,2. При мень- 50 шем содержании ниобия количество кар.,бидов в чугуне незначительно и не влияет на свойства сплава.

Соотношение Nb:Ti должно быть 2: 1, так как титан замещает до 50Х ниобия 55 в карбиде ИЬС, а плотность его пример. но в 2 раза ниже. Если вводить титана больше, то обосабливаются карбиды

TiC, которые вследствие низкой плотности всплывают и удаляются из расплава. Если же вводить меньше титана, то увеличивается расход дорогого и дефицитного ниобия, причем без улучшения свойств.

Таким образом, достигается устойчивое получение необходимого количества дисперсных равномерно распределенных карбидов (NbTi)С, являюцихся центра-. ми кристаллизации, вследствие чего измельчается структура (первичное зерно) и повышается износостойкостЬ, прочность, ударно-абразивная стойкость и коррозионная стойкость.

Технология получения предлагаемого чугуна заключается в следующем.

Сначала путем загрузки шихтовых материалов в индукционную печь, их нагрева, расплавления и доводки температуры до 1550 С выплавляют базовый чугун. Затем за 2-3 мин до выпуска в печь добавляют ниобийсодержащую лигатуру в количестве 3-17Х химический состав которой приведен в формуле изобретения.

Данные о способах выплавки чугуна, его химический достав и уровень свойств приведены в табл. 1 и 2..

Как следует из данных табл. 1 и 2, дополнительный ввод в состав чугуна

Си и БЬ позволил повысить би, в 1 ?

1,3 раза, абразивную стойкость в

"1,15-2,6 раза, ударно-абразивную стойкость в 5-5,5 раза и абразивно-коррозионную стойкость в" 1,5 раза.

Формула изобретения

1. Чугун, содержащий углерод,, кремний, марганец, хром, титан, желе. зо, отличающийся тем, чту, с целью повышения абразивной, ударно-абразивной и абразивно-коррозионной стойкости, а также увеличения прочности в термообработанном состоянии; он дополнительнд содержит медь и ниобий при следующем соотноше- нии компонентов, мас. Е:

Углерод 1,8-2,8

Кремний 0,4-0,8

Марганец 0,5-1,5

Медь 0,5-1,5

Ниобий 0 5-2,2

Хром 26-30 .

Титан 0,3-1,3.

Железо Остальное

2. Способ получения чугуна, включающий загрузку шихтовых материалов, 5 f553568 6 обеспечивающих получение чугуна базо- вводят. лигатуру в количестве 5-15Х, ного состава, мас. Е: а медь вводят в шихту.

Углерод 1,7-2,0

Кремний 0,4-0,8

Иарганец 0,5-1,5

Хром 26-30

Титан 0,3-1,3

Железо Остальное их расплавление и доводку до заданной 1 температуры, отличающийся тем, что перед выпуском в расплав

"е

4,5-5 0:

12-f5

26-30

Остальное

Та блица ° 1 ь ч»»»а

Чугун

Содержание, мас. Я ,:1

Ю

Ниобийсодержащая лигатура (1 Г

РеСг ГеИп Ti

r Cu

Сталь

Чугун

Pacxoa Nb Сг С

3,,6: 0,2 0,2 Нет 28 25

Известный .43,0

Предлагаемый нижний

Нет

06 0,3 Нет 05 39,6 17

1,0 0,8 . Нет 0,75 21;85 25,6

5 t2 26 4 .10 !35 26 4

15 15 30 5

t 5 1 Д Нет 15 107 280

0,2 d,t Нет 0,5

61,5 15

12 26 4

2,0 2,0 Нет 2,0

17 15 30 5.Та блица 2

Чугун

Характеристика

Предлагаемый известный верхний уровень средний уровень нижний уровень

Содержание компонентов, мас.Ж:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Титан

Цирконий

Медь

Ниобий

Свойства

Твердость HRC отливки толщиной 15 ми

Абразивная стойкость, Кл. ударно-абразивная стойкость

Абразивно-коррозионная .стойкость

Предел прочности при испытании на изгиб 100

Твердость HRC отливки 75х300х300 мм: 48

2,8

0,8

1,5

30 э3

Нет 195

2,2.

2,3

0,6

1,0

28

0,8

Нет

0,75

1 3

f,8

0,4

0,5

26

0,3

Нет

0,5

0 5

2,0

1,0

3,0

0,2

0,2

Нет

Нет

62

10,0

7,0

64

16,0

7 О

7,0

6 5

53

6,1

1,3

11,3

60 уровень 37,0 средний уровень верхний уровень ниже ниж него уровня 20,0 выше верхнего уровня 41

3. Способ по п. 2,, о т л и ч а ю

5 щ и. и с я тем, что и расплав вводят лигатуру следующего химического сос» тана, мас. 3:

Углерод

Ниобий .

Хром

Железо