SU1036786A1

SU1036786A1 - Cast iron

Info

Publication number: SU1036786A1
Application number: SU813338926A
Authority: SU
Inventors: Владимир Александрович Коляда; Федор Игнатьевич Яковлев; Александр Александрович Аксенко; Владимир Петрович Булыжин; Анатолий Михайлович Пучканев; Иван Иванович Деренский
Original assignee: Харьковский Ордена Ленина И Ордена Октябрьской Революции Моторостроительный Завод "Серп И Молот"
Priority date: 1981-09-16
Filing date: 1981-09-16
Publication date: 1983-08-23

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний , хром, ванадий, цирконий и железо , отличают-и йен тем, что, с целью повышени жаропрочнос ,ти, он дополнительно содержит титан , молибден и никель при следующем соотношении компонентов, вес.%: 2,8-3,8 Углерод 3,6-4,5 Кремний 0,3-1,0 Марганец 0,1-0,3 Алюминий ,1 Магний 0,1-0,8 Хром 0,1-0,3 Ванадий Цирконий 0,05-0,2 0,01-0,1 Титан 0,1-0,35 Молибден 0,2-0,5 Никель Остальное Железо (ЛCAST IRON, containing carbon, silicon, manganese, aluminum, magnesium, chromium, vanadium, zirconium and iron, is distinguished by the fact that, in order to increase the heat resistance, it additionally contains titanium, molybdenum and nickel in the following ratio of components, weight %: 2.8-3.8 Carbon 3.6-4.5 Silicon 0.3-1.0 Manganese 0.1-0.3 Aluminum, 1 Magnesium 0.1-0.8 Chromium 0.1- 0.3 Vanadium Zirconium 0.05-0.2 0.01-0.1 Titanium 0.1-0.35 Molybdenum 0.2-0.5 Nickel Rest Iron (L

Description

со with

00 Oi Изобретение относитс к черной метготлургии, в частности к составам чугунов дл детгшей, работающих в услови х динамических нагруз и повышенных температур, например звеньев цепей конвейерных и толкательных тер,4ических печей. Известен жаростойкий чугун fl следующего химического состава. вес.%: УгЛерод2,4-3,0 Кремний5,0-7,0 Марганец0,3-0,6 Алюминий5,0-7,0 Магний0,07-0,12 ЖелезоОстальное Недостатками данного чугуна вл ютс невысока пластичность и пр ность, а также низка жидкотекучес Так, при суммарном содержании крем ни и алюмини 10-14% относительно удлинение составл ет 0,5-0,6%, а п дел прочности 180 - 190 МПа, в то же врем жидкотекучесть снижаетс до 650 мм. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности и достигае мому результату вл етс жаростойк чугун С2 следующего химического с тава, вес,%: Углерод3-4,0 Кремний4-5,5 Марганец0,3-0,6 Алюминий0,1-0,3 Магний0,04-0,1 Хром0,2-0,4 Ванддий0,1-0,3 Цирконий0,05-0,2 ЖелезоОстальное При указанном соотношении элема тов химического состава происходит взаимодействие: ванади , хрома и алюмини с серой, кислородом, водородом , азотом и фосфором. При это образуютс неметаллические включени (сульфиды, оксиды, гидраты и нитриды), отлагающиес на границах зерен, что существенно снижает концентрацию этих элементов в твердом растворе о -фазы (матрице). При нагреве сплава до высоких температур (700-900 с ) протекает процесс окислени , в результате чего происходит непрерывна диффузи хрома, ванади и алюмини из твердого раствора к границе раздела металл - окисна пленка. Следствием этого вл етс обеднение твердого раствора этими химическими элемента ми, что значительно уменьшает длительную прочность при высоких темпе ратурах. Так, предел прочности при температуре 800 - 850°С составл ет 90 - 100 МПа. Это обсто тельство не позвол ет использовать известный чугун дл изготовлени деталей, работающих в услови х динамически.х нагрузок и повышенных температур,;как например звеньев цепей конвейерных и толкательных термических цепей. Целью изобретени вл етс повышение жарюпрочности. Поставленна цель достигаетс тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, магний, хром, ванадий, цирконий и железо, дополнительно содержит титан, молибден и никель, при следующих соотношени х компонентов, вес.%: Углерод2,8-3,8 Кремний3,6-4,5 Марганец0,3г1,0 Алюминий0,1-0,3 Магний0,04-0,1 Хром0,1-0,8 Ванадий0,1-0,3 Цирконий0,05-0,2 Титан0,01-0,1 Молибден0,1-0,35 Никель0,2-0,5 Железо ,Остальное Введение в сплав титана, как более активного элемента, чем хром и ванадий, по соединению с кислородом , серой, водородом и азотом, способствует повышению содержани хрома и ванади в твердом растворе. При высоких температурах на поверхности сплава образуютс окисные пленки сложного состава, которые преп тствуют диффузии кислорода к поверхности металла и, тем самым, снижают процесс окалинообразовани . Одновременно с этим уменьшаетс диффузи легирующих элементов из твердого раствора к границе раздела Meranif окисна планка, что способствует повышению длительной прочности сплава . Нар ду с этим- титан измельчает графитные включени и обеспечивает более равномерное распо ложение этих включений в объеме матрицы. Наличие никел в указанных соотношени х с ванадием и хромом позвол ет получить твердый, раствор с/-фазы с относительно небольшим количеством мелких карбидов сложного состава, расположенных внутри эвтектических зерен, которые при длительной выдержке (1,5 - 2,0 ч) в интервале температур 650 - раствор ютс в матрице и дополнительно легируют ее. При содержании титана более 0,1% в твердом растворе образуютс нерастворимые при высоких температурах карбиды титана, которые, располага сь по границам-зерен, снижают прочность сплава как в холодном, так и в гор чем состо нии. При меньшем, чем 0,01%, содержании титана происходит соединение части хрома, ванади и молибдена с кислородом и другими неметаллическими включени ми,в результате чего содержание легирующих компонентов в матрице снижаетс .00 Oi The invention relates to black metturgies, in particular, to cast iron compositions for puffers operating under dynamic load conditions and elevated temperatures, such as chain links of conveyor and pusher terrains, 4 furnaces. The heat-resistant cast iron fl of the following chemical composition is known. wt.%: Uglerod2.4-3.0 Silicon5.0-7.0 Manganese 0.3-0.6 Aluminum5.0-7.0 Magnesium 0.07-0.12 Iron Iron Other The disadvantages of this cast iron are low ductility and toughness as well as low liquidity. Thus, with a total content of silicon and aluminum of 10–14%, the elongation is 0.5–0.6%, and strength problems are 180–190 MPa, while the fluidity decreases to 650 mm. The closest to the proposed technical essence and achievable result is heat-resistant cast iron C2 of the following chemical, weight,%: Carbon 3-4.0 Silicon 4-5.5 Manganese 0.3-0.6 Aluminum0.1-0.3 Magnesium 0 , 04–0.1 Chromium, 0.2–0.4 Vandium, 0.1–0.3 Zirconium, 0.05–0.2 IronOstal At the specified ratio of elements of chemical composition, the interaction of vanadium, chromium and aluminum with sulfur, oxygen, hydrogen, nitrogen and phosphorus. When this is formed, nonmetallic inclusions (sulfides, oxides, hydrates and nitrides) are deposited on the grain boundaries, which significantly reduces the concentration of these elements in the solid solution on the α phase (matrix). When the alloy is heated to high temperatures (700-900 s), the oxidation process proceeds, as a result of which continuous diffusion of chromium, vanadium and aluminum from the solid solution to the metal-oxide film interface occurs. The consequence of this is the depletion of the solid solution of these chemical elements, which significantly reduces the long-term strength at high temperatures. Thus, the tensile strength at a temperature of 800 - 850 ° C is 90 - 100 MPa. This circumstance does not allow the use of known cast iron for the manufacture of parts operating under dynamic loads and elevated temperatures, such as chain links of conveyor and push thermal circuits. The aim of the invention is to increase heat resistance. The goal is achieved by the fact that cast iron containing carbon, silicon, manganese, aluminum, magnesium, chromium, vanadium, zirconium and iron additionally contains titanium, molybdenum and nickel, with the following component ratios, wt%: Carbon 2.8-3 , 8 Silicon3.6-4.5 Manganese0.3g1.0 Aluminum0.1-0.3 Magnesium0.04-0.1 Chrome0.1-0.8 Vanadium 0.1-0.3 Zirconium0.05-0.2 Titanium0 , 01-0.1 Molybdenum0.1-0.35 Nickel0.2-0.5 Iron, Else Introduction to the alloy of titanium, as a more active element than chromium and vanadium, by combining with oxygen, sulfur, hydrogen and nitrogen, contributes increase the content Roma and vanadium in solid solution. At high temperatures, oxide films of complex composition are formed on the surface of the alloy, which prevent the diffusion of oxygen to the surface of the metal and, thereby, reduce the scaling process. At the same time, the diffusion of the alloying elements from the solid solution to the Meranif interface reduces the oxide bar, which contributes to an increase in the alloy's long-term strength. In addition, titanium crushes graphite inclusions and ensures a more uniform distribution of these inclusions in the matrix volume. The presence of nickel in the indicated ratios with vanadium and chromium makes it possible to obtain a solid solution with the / phase with a relatively small amount of fine carbides of complex composition located inside eutectic grains, which, during prolonged exposure (1.5-2.0 hours) in the range temperatures of 650 are dissolved in the matrix and further doped. When the content of titanium is more than 0.1% in the solid solution, titanium carbides insoluble at high temperatures are formed, which, located at the grain boundaries, reduce the strength of the alloy both in the cold and in the hot state. At less than 0.01% of the titanium content, a part of chromium, vanadium and molybdenum is combined with oxygen and other non-metallic inclusions, as a result of which the content of alloying components in the matrix decreases.

Повышение в сплаве молибдена свыше 0,35% приводит к образованию карбидов и обеднению матрицы молибденом . Содержание молибдена в сплаве ниже 0,1% не оказывает существенного вли ни на прочность при высоких температурах.An increase in the molybdenum alloy of more than 0.35% leads to the formation of carbides and the depletion of the matrix by molybdenum. The content of molybdenum in the alloy below 0.1% does not have a significant effect on the strength at high temperatures.

Оптимальное соотношение никел и молибдена в чугуне составл ет 1,0:0,75 и 1,5:1,0, а хрома и титана1 ,5:1,0и2,0:1,0.The optimum ratio of nickel and molybdenum in iron is 1.0: 0.75 and 1.5: 1.0, while chromium and titanium1.5: 1.0 and 2.0: 1.0.

Количество углерода, марганца и магни выбрано исход из опыта получени высокопрочного чугуна.The amount of carbon, manganese and magnesium was selected on the basis of the experience of producing high-strength cast iron.

Плавку чугуна провод т в индукционной печи емкостью 300 кг. В качестве шихтовых материалов используют рафинированные литейные чугуныThe iron is melted in a 300 kg induction furnace. As the charge materials use refined cast iron

алюмини и стальные отходзь). Феррохром , феррованадий, ферроникель, ферромолибден и ферротитан ввод т в ковш при сливе чугуна. Силикоци конием модифицируют чугун непосредственно в литейной форме после сфероидизируквдей обработки чугуна в ковше магниевой лигатурой ЖКМ-б.aluminum and steel waste). Ferrochrome, ferrovanadium, ferronickel, ferromolybdenum and ferrotitanium are introduced into the ladle when cast iron is poured. Silikonium with horse will modify the cast iron directly in the mold after spheroidizing the treatment of cast iron in the ladle with magnesium ligature LCM-b.

Механические испытани провод т при 20°С на разрывной машине ИМАШ-30 и при на универсальной разрывной машине ПТМВ-30. Врем испытани 50 ч и 100 ч, Жидкотекучесть определ ют по спирали Кери при .Mechanical tests were carried out at 20 ° C on an IMASH-30 tensile testing machine and on a PTMV-30 universal tensile testing machine. The test times are 50 hours and 100 hours. The fluidity is determined in a Keri spiral at.

Химический состав и свойства предлагаемого чугуна представлены в табл. 1 и 2.The chemical composition and properties of the proposed iron are presented in table. 1 and 2.

б л и ц (3 1b l and c (3 1

.Т а.T a

Результаты испытаний (,табл. 2) свидетельствуют о том, что длительна прочность чугуна, легированного дополнительно титаном, молибденом и никелем, при температуре в течение времени 50 и 100 ч повысилась в 1,5 - 1,7 раза при сохранении жидкотекучести и окалиностойкости на высоком уровне.The test results (Table 2) indicate that the long-term strength of cast iron doped additionally with titanium, molybdenum and nickel, at a temperature of 50 and 100 hours, increased 1.5 - 1.7 times while maintaining fluidity and scaling resistance. high level.

Чугун указанного химсостава рекомендуетс - дл производства отливок.Cast iron of the specified chemical composition is recommended for the production of castings.

Таблица2Table 2

работающих в услови х повышенных динамических нагрузок и температур. Экономический эффект от использовани чугуна за счет замены жаростойких и жаропрочных сталей 20Х25Н20С2Л и Х25Н20С2Л, из которых изготовл лись звень цепей, а также опоки, составит 0,37 тыс.руб, на тонну годного лить , а исход из объема использовани этих дета э заводе - 23,5-25,0 тыс.руб.working under conditions of increased dynamic loads and temperatures. The economic effect from the use of cast iron due to the replacement of heat-resistant and heat-resistant steels 20X25N20C2L and H25N20C2L from which chain links were made, as well as flasks, will amount to 0.37 thousand rubles, a ton of suitable cast, and based on the volume of use of these parts in the plant - 23,5-25,0 thousand rubles.

5103678651036786

Ожидаемый экономический эффект тракторного-и сельскохоз йственного от максимального использовани пред- машиностроени составит 187 лагаемого изобретени в отрасли 190,0 тыс, руб.The expected economic effect of the tractor and agricultural from the maximum use of pre-mechanical engineering will be 187 lagging inventions in the industry 190.0 thousand rubles.

Claims

PIG IRON containing carbon, silicon, manganese, aluminum, magnesium, chromium, vanadium, zirconium and iron, characterized in that, in order to increase the heat resistance, it additionally contains titanium, molybdenum and nickel in the following ratio of components, weight. %:

Carbon 2.8-3.8 Silicon 3.6-4.5 Manganese 0.3-1.0 Aluminum 0.1-0.3 Magnesium 0; 04-0.1 Chromium 0.1-0.8 Vanadium 0.1-0.3 Zirconium' 0.05-0.2 Titanium 0.01-0.1 Molybdenum 0.1-0.35 Nickel 0.2-0.5 S Iron Rest ω a

with about? m 00 00