RU2444578C2 - Growth-resistant cast iron - Google Patents

Growth-resistant cast iron Download PDF

Info

Publication number
RU2444578C2
RU2444578C2 RU2010111193/02A RU2010111193A RU2444578C2 RU 2444578 C2 RU2444578 C2 RU 2444578C2 RU 2010111193/02 A RU2010111193/02 A RU 2010111193/02A RU 2010111193 A RU2010111193 A RU 2010111193A RU 2444578 C2 RU2444578 C2 RU 2444578C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cast iron
growth
nickel
cast
resistant cast
Prior art date
Application number
RU2010111193/02A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2010111193A (en
Inventor
Алексей Геннадьевич Панов (RU)
Алексей Геннадьевич Панов
Original Assignee
Алексей Геннадьевич Панов
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Алексей Геннадьевич Панов filed Critical Алексей Геннадьевич Панов
Priority to RU2010111193/02A priority Critical patent/RU2444578C2/en
Publication of RU2010111193A publication Critical patent/RU2010111193A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2444578C2 publication Critical patent/RU2444578C2/en

Links

Landscapes

  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
  • Treatment Of Steel In Its Molten State (AREA)

Abstract

FIELD: metallurgy.
SUBSTANCE: austenitic growth-resistant cast iron contains the following, wt %: Ni 10.0-12.9; Mn 1.5-5.0; Cr 2.8-5.0; C 2.5-3.5; Si 1.5-3.0; Cu 1.5-6.0; S<0.1; P<0.3; Fe - the rest.
EFFECT: cast iron has high operating properties at low temperatures, namely growth resistance, corrosion resistance.
2 cl, 1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области сплавов черных металлов, а именно составам специальных легированных чугунов, содержащих хром и никель. Такие чугуны могут применяться для изготовления деталей машин, работающих без изменения размеров в холодных климатических условиях.The invention relates to the field of ferrous metal alloys, and in particular to compositions of special alloyed cast irons containing chromium and nickel. Such cast irons can be used for the manufacture of machine parts operating without resizing in cold climates.

В машиностроении широко применяются в качестве ростоустойчивых высоколегированные аустенитные чугуны. Эти чугуны разработаны и, как правило, применяются для изготовления деталей машин, работающих при повышенных температурах эксплуатации. Чаще всего в состав таких чугунов вводят большое количество основного легирующего элемента никеля (более 15%).In engineering, highly alloyed high-alloy austenitic cast irons are widely used. These cast irons are designed and, as a rule, are used for the manufacture of machine parts operating at elevated operating temperatures. Most often, a large amount of the main alloying element of nickel is introduced into the composition of such cast irons (more than 15%).

Известен, например, состав аустенитного чугуна:Known, for example, the composition of austenitic iron:

СFROM <3,0%<3.0% SiSi 1,5…3,0%1.5 ... 3.0% MnMn 0,5…1,5%0.5 ... 1.5% NiNi 18,0…22,0%18.0 ... 22.0% CrCr 1,0…3,5%1.0 ... 3.5% PP <0,08%<0.08%

(Вороненко Б.И., Роматовский Ю.И. “Свойства и применение аустенитных никелевых чугунов с шаровидным графитом” // МиТОМ, 1988, №4).(B. Voronenko, Yu. I. Romatovsky “Properties and application of austenitic nickel irons with spherical graphite” // MiTOM, 1988, No. 4).

Такой чугун обладает хорошей ростоустойчивостью при низких температурах до -80°C. Он обладает также хорошей коррозионной стойкостью. Однако он обладает недостатком, а именно высокой стоимостью из-за высокого содержания никеля, цена на который постоянно продолжает расти.This cast iron has good growth resistance at low temperatures up to -80 ° C. It also has good corrosion resistance. However, it has a drawback, namely, a high cost due to the high nickel content, the price of which is constantly growing.

Известен состав аустенитного чугуна:The composition of austenitic iron is known:

СFROM 3,0…3,5%3.0 ... 3.5% SiSi 2,6…3,0%2.6 ... 3.0% MnMn 7,0…9,0%7.0 ... 9.0% NiNi 6,0…7,0%6.0 ... 7.0% CrCr 0,2…0,35%0.2 ... 0.35% VV 0,2…0,4%0.2 ... 0.4% SS <0,1%<0.1% PP <0,3%<0.3% FeFe остальноеrest

(патент РФ №2205887, МПК C21C 37/10, публикация 2003.06.10)(RF patent No. 2205887, IPC C21C 37/10, publication 2003.06.10)

Такой чугун значительно дешевле и обладает достаточной ростоустойчивостью при температурах до -60°C, однако он имеет следующие недостатки. Высокое содержание марганца делает его основную структурную составляющую (аустенит) склонной к мартенситному превращению при механическом воздействии. Детали при мартенситном превращении изменяют размеры и становятся не пригодны к дальнейшей эксплуатации. Кроме того, при работе в некоторых агрессивных средах, например пластовой жидкости смеси нефти, воды и попутного нефтяного газа, рассматриваемый чугун обладает низкой коррозионной стойкостью.Such cast iron is much cheaper and has sufficient growth resistance at temperatures up to -60 ° C, however, it has the following disadvantages. The high content of manganese makes its main structural component (austenite) prone to martensitic transformation under mechanical action. Parts during martensitic transformation change size and become unsuitable for further operation. In addition, when working in some aggressive environments, such as formation fluid, a mixture of oil, water and associated petroleum gas, the cast iron in question has low corrosion resistance.

Наиболее близким техническим решением является состав чугуна:The closest technical solution is the composition of cast iron:

СFROM <3,0%<3.0% SiSi 2,0…3,0%2.0 ... 3.0% MnMn 6,0…7,0%6.0 ... 7.0% NiNi 12,0…14,0%12.0 ... 14.0% CrCr -- PP <0,08%<0.08%

(Вороненко Б.И., Роматовский Ю.И. “Свойства и применение аустенитных никелевых чугунов с шаровидным графитом” // МиТОМ, 1988, №4).(B. Voronenko, Yu. I. Romatovsky “Properties and application of austenitic nickel irons with spherical graphite” // MiTOM, 1988, No. 4).

Состав обеспечивает необходимую ростоустойчивость, имеет удовлетворительную стоимость. Причиной, ограничивающей применение таких чугунов для изготовления деталей машин, работающих при низких температурах в условиях Крайнего Севера, является относительно низкая и нестабильная коррозионная стойкость.The composition provides the necessary growth resistance, has a satisfactory cost. The reason limiting the use of such cast irons for the manufacture of machine parts operating at low temperatures in the Far North is the relatively low and unstable corrosion resistance.

Технической задачей изобретения является создание конструкционного никелевого аустенитного чугуна для эксплуатации в холодных условиях при температурах до -60°C при минимально необходимом содержании в нем никеля. Дополнительным требованием к разрабатываемому чугуну является его хорошая обрабатываемость резанием, необходимая при изготовлении деталей из литых заготовок.An object of the invention is the creation of structural nickel austenitic iron for operation in cold conditions at temperatures up to -60 ° C with the minimum required nickel content in it. An additional requirement for the cast iron being developed is its good machinability by cutting, which is necessary in the manufacture of parts from cast billets.

Техническим результатом от реализации изобретения является получение деталей с высокими эксплуатационными свойствами при минимальных затратах.The technical result from the implementation of the invention is to obtain parts with high performance properties at minimum cost.

Указанный технический результат обеспечивается тем, что высокие эксплуатационные свойства никелевого аустенитного чугуна формируются основным комплексом легирующих элементов:The specified technical result is ensured by the fact that the high performance properties of nickel austenitic iron are formed by the main complex of alloying elements:

NiNi 10,0…12,9%10.0 ... 12.9% MnMn 1,5…5,0%1.5 ... 5.0% CrCr 2,8…5,0%2.8 ... 5.0%

при этом чугун может содержать элементы в следующих пределах концентраций:however, cast iron may contain elements in the following concentration ranges:

СFROM 2,5…3,5%2.5 ... 3.5% SiSi 1,5…3,0%1.5 ... 3.0% CuCu 1,5…6,0%1.5 ... 6.0% SS <0,1%<0.1% PP <0,3%<0.3%

Кроме того, потребительские свойства чугуна, особенно коррозионная стойкость, могут быть увеличены с помощью сфероидизирующего модифицирования, например, магний-, ЩЗМ- и РЗМ-содержащими модификаторами, в результате которого в структуре чугуна графит получается в шаровидном или вермикулярном виде.In addition, the consumer properties of cast iron, especially corrosion resistance, can be increased with the help of spheroidizing modification, for example, magnesium, SchZM and REM-containing modifiers, as a result of which graphite is obtained in spherical or vermicular form in the structure of cast iron.

Кроме того, потребительские свойства, особенно износостойкость, могут быть улучшены путем введения в состав чугуна небольших количеств тугоплавких металлов, таких как ванадий, молибден, ниобий, титан, вольфрам, являющихся одновременно сильными карбидообразующими элементами.In addition, consumer properties, especially wear resistance, can be improved by introducing small amounts of refractory metals, such as vanadium, molybdenum, niobium, titanium, and tungsten, which are simultaneously strong carbide-forming elements, into the composition of cast iron.

Содержание никеля менее 10,0% для обеспечения необходимой коррозионной стойкости требует содержания в составе чугуна хрома более 5,0%. Такое содержание хрома приводит к образованию повышенного количества карбидов, образующих сплошной каркас в структуре чугуна, и недопустимо высокой твердости и плохой обрабатываемости чугуна.A nickel content of less than 10.0% to ensure the necessary corrosion resistance requires a chromium content of more than 5.0% in the composition of cast iron. This chromium content leads to the formation of an increased amount of carbides forming a continuous framework in the structure of cast iron, and unacceptably high hardness and poor machinability of cast iron.

Чугун с содержанием марганца более 5,0% имеет повышенную склонность к наклепу высокомарганцевого аустенита. Во время механической обработки чугуна резанием часть такого аустенита превращается в очень твердую фазу мартенсит. Мартенситное превращение приводит к недопустимо плохой обрабатываемости чугуна и резкому износу инструмента. Во время эксплуатации деталей при ударных нагрузках также часть такого аустенита превращается в мартенсит. Мартенситное превращение сопровождается изменением линейных размеров детали и разрушением оборудования.Cast iron with a manganese content of more than 5.0% has an increased tendency to harden high-manganese austenite. During the machining of cast iron by cutting, part of such austenite turns into a very solid martensite phase. Martensitic transformation leads to unacceptably poor machinability of cast iron and sharp wear of the tool. During the operation of parts under shock loads, part of such austenite also turns into martensite. Martensitic transformation is accompanied by a change in the linear dimensions of the part and the destruction of equipment.

Чугун с содержанием марганца менее 1,5% имеет плохую ростоустойчивость при низких температурах.Cast iron with a manganese content of less than 1.5% has poor growth resistance at low temperatures.

Чугун с содержанием хрома менее 2,8% имеет плохую коррозионную стойкость.Cast iron with a chromium content of less than 2.8% has poor corrosion resistance.

Содержание никеля более 12,9% экономически нецелесообразно.A nickel content of more than 12.9% is not economically feasible.

Пример. Опытные образцы чугунов выплавляли в индукционной печи ИСТ-0,06 с кислой футеровкой. В качестве шихты использовали чугунный лом СЧ20, стальной лом Ст.3, графит в виде стружки графитированных электродов, никель H1, медь M1, ферромарганец ФМн80, ферросилиций ФС75, феррохром углеродистый ФХ800.Example. Prototype cast iron was smelted in an induction furnace IST-0.06 with an acid lining. As a charge, cast iron scrap SCH20, steel scrap St.3, graphite in the form of chips of graphite electrodes, nickel H1, copper M1, ferromanganese FMn80, ferrosilicon FS75, carbon ferrochrome ФХ800 were used.

Разливку производили без модифицирования расплава. Формы отливок образцов для испытаний и образец для количественного химического анализа заливали расплавом из одного ковша. Температура на выпуске из печи 1490-1500°C. Температура заливки форм 1390-1420°C.Casting was carried out without modifying the melt. Casting molds of test samples and a sample for quantitative chemical analysis were poured with melt from one ladle. The temperature at the outlet of the furnace 1490-1500 ° C. The pouring temperature of the molds is 1390-1420 ° C.

Примеры химических составов чугунов опытных плавок и результаты испытания коррозионной стойкости представлены в таблице.Examples of chemical compositions of cast iron of experimental melts and the results of corrosion resistance tests are presented in the table.

ЭлементElement Состав чугунов опытных плавокThe composition of the cast iron experimental swimming trunks №1 (известный)No. 1 (famous) №2Number 2 №4Number 4 №8Number 8 NiNi 18,118.1 10,110.1 11,011.0 12,912.9 MnMn 1,41.4 4,94.9 3,23.2 1,61,6 CrCr 3,13,1 5,05,0 3,43.4 2,82,8 СFROM 2,92.9 2,92.9 2,92.9 3,23.2 SiSi 2,22.2 2,32,3 2,22.2 2,22.2 SS 0,0250,025 0,0230,023 0,0250,025 0,0230,023 РR 0,070,07 0,070,07 0,070,07 0,070,07 Скорость коррозии, г/м2·чThe corrosion rate, g / m 2 · h 1,6551,655 1,5181,518 1,6331,633 1,6201,620

Изучение ростоустойчивости проводили на 5 образцах каждой опытной плавки. В качестве низкотемпературной среды (-60°C) использовали смесь этилового спирта и двуокиси углерода, помещенную в термос. После погружения образцов в смесь термос закрывали. Образцы выдерживали в таком состоянии в течение одного часа. Затем образцы вынимали из смеси и оставляли греться. Измерение длины образцов с точностью 0,01 мм производили при температуре (20±2)°C. Все варианты опытных чугунов показали отсутствие изменений линейных размеров. Все варианты опытных чугунов не проявили склонность к наклепу во время механической обработки.The study of growth resistance was carried out on 5 samples of each experimental heat. A mixture of ethanol and carbon dioxide, placed in a thermos, was used as a low-temperature medium (-60 ° C). After immersion of the samples in the mixture, the thermos was closed. Samples were kept in this state for one hour. Then the samples were removed from the mixture and allowed to warm. The length of the samples was measured with an accuracy of 0.01 mm at a temperature of (20 ± 2) ° C. All variants of experimental cast irons showed the absence of changes in linear dimensions. All variants of experimental cast irons did not show a tendency to hardening during machining.

Claims (2)

1. Аустенитный ростоустойчивый чугун для эксплуатации при низких температурах, содержащий хром и никель, отличающийся тем, что для обеспечения высоких потребительских свойств в условиях эксплуатации при низких температурах он содержит, мас.%:
Ni 10,0-12,9 Mn 1,5-5,0 Cr 2,8-5,0 С 2,5-3,5 Si 1,5-3,0 Cu 1,5-6,0 S <0,1 Р <0,3 Fe остальное
1. Austenitic growth-resistant cast iron for operation at low temperatures, containing chromium and nickel, characterized in that to ensure high consumer properties in operating conditions at low temperatures, it contains, wt.%:
Ni 10.0-12.9 Mn 1,5-5,0 Cr 2.8-5.0 FROM 2.5-3.5 Si 1.5-3.0 Cu 1.5-6.0 S <0.1 R <0.3 Fe rest
2. Чугун по п.1, отличающийся тем, что графит в структуре чугуна имеет шаровидную или вермикулярную форму. 2. Cast iron according to claim 1, characterized in that the graphite in the structure of cast iron has a spherical or vermicular shape.
RU2010111193/02A 2007-08-28 2007-08-28 Growth-resistant cast iron RU2444578C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111193/02A RU2444578C2 (en) 2007-08-28 2007-08-28 Growth-resistant cast iron

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010111193/02A RU2444578C2 (en) 2007-08-28 2007-08-28 Growth-resistant cast iron

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2010111193A RU2010111193A (en) 2011-10-10
RU2444578C2 true RU2444578C2 (en) 2012-03-10

Family

ID=44804503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010111193/02A RU2444578C2 (en) 2007-08-28 2007-08-28 Growth-resistant cast iron

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2444578C2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU186696A1 (en) * 1965-06-08 1966-10-03 Центральный научно исследовательский институт технолог Austenitic cast iron with spherical shape of graphite
SU688532A1 (en) * 1978-05-22 1979-09-30 Пензенский Политехнический Институт Cast iron
SU949965A1 (en) * 1978-11-02 1988-06-23 Институт проблем литья АН УССР Corrosion-resistant cast iron

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU186696A1 (en) * 1965-06-08 1966-10-03 Центральный научно исследовательский институт технолог Austenitic cast iron with spherical shape of graphite
SU688532A1 (en) * 1978-05-22 1979-09-30 Пензенский Политехнический Институт Cast iron
SU949965A1 (en) * 1978-11-02 1988-06-23 Институт проблем литья АН УССР Corrosion-resistant cast iron

Also Published As

Publication number Publication date
RU2010111193A (en) 2011-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2009310835B2 (en) High strength stainless steel piping having outstanding resistance to sulphide stress cracking and resistance to high temperature carbon dioxide corrosion
RU72697U1 (en) STAINLESS STEEL HIGH STRENGTH STEEL BAR
CN104152808B (en) Boron-containing high-silicon bainite wear-resistant corrosion-resistant alloy and manufacturing method thereof
JP6621419B2 (en) Duplex stainless steel
RU2444578C2 (en) Growth-resistant cast iron
WO2009028976A1 (en) Resistant to growth cast iron
Kasińska Influence of rare earth metals on microstructure and mechanical properties of G20Mn5 cast steel
KR20170002566A (en) Buildup welded metal and machine structure
Azzoug et al. Niobium addition effect in molds at last cooling step on EN-GJL250 gray cast iron: Microstructural changes and electrochemical behavior
RU2404278C2 (en) Growth-resistant cast iron
Bihari et al. Effect on the mechanical properties of gray cast iron with variation of copper and molybdenum as alloying elements
Zhiguts et al. Wearfirmness thermite cast iron
RU2356989C1 (en) White cast iron
Rogotovsky et al. On the problem of liquation of alloying elements in the structure of single-phase austenitic steel
JP2004218027A (en) Cast iron
RU2700440C1 (en) Austenitic-ferritic stainless steel
RU2715931C1 (en) High-strength cold-resistant cast iron with spherical graphite
SU1109464A1 (en) High-speed steel
RU2650945C1 (en) Steel
RU2184793C2 (en) Corrosion-resisting steel
RU2367710C1 (en) High-strength non-magnetic corrosion-proof steel
RU2203344C2 (en) Casting steel
Azimijam et al. Effect of Manganese on Microstructural, Mechanical, and Electrochemical Properties of Ni-Resist Gray Cast Irons
Zhiguts et al. The technology of obtaining and properties wear firmness termite cast iron
Elmasry et al. Influence of austempering temperature on microstructure and properties of ductile irons

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20120330