SU1084330A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, алюминий, медь, титан, кгшьций, редкоземельные элементы и железо, о т л и ч,а ю -, щ и и с   тем, что, с целью повыше Ш:1::- .. , -),, ..,/ , .1 :, ;v - ... ни  динамической прочности, окалиностойкости и термостойкости, он дополнительно содержит молибден, ниобий, и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод2,5-4,1 Кремний0,8-2,6 Марганец0,2-1,0 Фосфор0,2-1,0 Алюминий0,01-1,2 МедьО;01-1,О Титан0 03-0,2 Кальций 0,01-0,1 Редкоземель0 ,01-0,1 ные элементы 0,1-0,9 Молибден 0,1-0,5 Ниобий $ 0,01-0,05 Азот Остальное Железо

Description

00

ы 00 Изобретение относитс  к металлу гии, в частности к изысканию серых чугунов с повЕлшенными физико-механ ческими и специальными свойствами .дл  работы в услови х теплосмен. Известен чугун Г1 следующего х мического состава, вес,%: Углерод3,0-3,5 Кремний0,2-1,0 Марганец0,3-0,8 Хром0,1-0,5 . Никель 0,1-0,4 Алюминий0,8-2,0 Кальиий0,002-0,05 Железо остальное Известный чугун характеризуетс  недостаточной термической стойкост Окалиностойкость (нагрев до 900°С, выдержка 10 ч и медленное охлаждени составл ет 31,5-35 г/м.ч. В качестве примесей чугун содерж до 1,0 вес.% фосфора и до 0,008 вес серы. Отливки из этого чугуна подве гают термической обработке по режим нагрев до 750°С, выдержка 4 ч и мед ленное охлаждение. После термическо обработки чугун имеет перлитную стр ктуру с мелкими включени ми графит и высокие прочностные свойства, но отмечаютс  недостаточные эксплуатац онные свойства при работе в услови  теплосмеси с высокими термическими напр жени ми и механическими нагруз ками. Недостатком чугуна  вл етс  н ка  Окалиностойкость, Наиболее близким к предложенному по технической сущности и достигаёмому эффекту  вл етс  чугун сле дующего химического состава, aec.S Углерод2,5-4,3 Кремний0,45-1,2 Марганец0,2-1,0 Титан0,03-0,2 Фосфор0,5-1,2 Алюминий0,05-1,4 . Кальций0,01-0,25 5eдь0,01-1,0 Редкоземель-. ные металлы 0,01-0,25 ЖелезоОстальное Известный чугун обладает следующими физико-механическими свойствами: Предел прочности при раст жении, МПа - 150-247 Динамическа  прочность, МДж/м2 . 0,01-0,02 Стрела прогиба, мм 5,0-6,0 Прочность при , НПа . 98,0-118 Данный чугун обладает высокими литейными свойствами, но характеризуетс  низкой динамической прочност недостаточной окалиностойксх:тью и термической,стойкостью при температуре нагрева до 800-900 С. При нагреве изделий из, него до 700с термическа  стойкость составл 1ет 400-750 циклов, а при нагреве до - не превышает 220-260 циклов . Пель изобретени  - повышение динамической прочности, окалиностойкости и термической стойкости. Поставленна  цель достигаетс  тем, что чугун, содержащий углерод, кремний , марганец, фосфор, алюминий,медь, титан, кальций, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит молибден, ниобий и азот при следующем соотношении компонентов, вес.%: Углерод2,5-4,1 Кремний0,8-2,6 Марганец0,2-1,0 Фосфор0,2-1,.О Алюминий0,01-1,2 Медь0,01-1,0 Титан0,03-0,2 Кальций0,01-0,1 Редкоземельные металлы 0,01-0,1 Молибден 0,1-0,9 Ниобий0,1-0,5 Азот0,01-0,05 ЖелезоОстальное. Введение в высокофосфористый чугун молибдена в количестве 0,1-0,9 вес.% обеспечивает упрочнение металлической основы, повБЕцение окалиностойкости, прочностных и пластических свойств. При введении его в высокофосфористый чугун в количестве менее 0,1 вес.%. изменение свойств незначительны, а при увеличении его концентрации более 0,9 вес.% увеличиваетс  отбел отливок , снижаетс  динамическа  прочность . При содержании в чугуне 0,10 ,5 вес.% ниоби  повышаетс  Окалиностойкость и динамическа  прочность. При вводе его до 0,1 вес.% положительное вли ние про вл етс  незначительно . При увеличении содержани  ниоби  уменьшаетс  охрупчивающее вли ние фосфора, алюмини , фосфидной и сульфидной эвтектик, в результате чего повышаетс  динамическа  прочность чугуна. Увеличение концентрации ниоби  более 0,5 вес.% способствует увеличению процесса плавки и снижает жидкотекучесть чугуна. Азот в количестве 0,01-0,05 вес.% введен в высокофосфористый чугун как эффективный легирующий компонент, обеспечивакадий повышение термической стойкости и окалиностойкости благодар  образованию карбонитридов и нитридов , стойких при повышенных температурах .Его содержание прин то от концентрации (О,01 вес,i) ,когда начинает сказыватьс  его вли ние на термическую стойкость чугуна и ограничено содержанием 0,05 вес.%, так как повышение

его концентрации выше снижает динамическую прочность отливок.

Выплавку чугуна различных составов производ т в индукционных электрических печах с кислым тиглем. Заливку металла в оболочковые формы дл  получени  образцов, технологических проб и отливок производ т при 1380с, В табл.1 приведены составыисследований чугунов; в табл.2 - их механические свойства, термичес;ка  . стойкость и окалиностой кость.

в качестве азотсодержащей добавки используют азотированный марганец , вводимый в расплав при 14501470°С . Усвоение азота чугуном из азотированного марганца, содержащего

4,5 вес.% азота, составл ет 37,341 ,2%. Усвоение молибдена и ниоби  вводимых вместе с другими шихтовыми материалами непосредственно в печь, соответственно достигает-98,7% и

89,3%, При переливе металла из печи в разливочные ковши потер  температуры металлом составл ет 45-55°С. :Т а б л и ц а 1

51084330 ,6

Как видно из табл.2, величины ока-вок штампов гор чей штамповки в 2,1линостойкости , прочностных характе-3,6 раз.

ристик и термической стойкости превы- Испытани  и сопоставительный анашают те же величины у известного чу-лиз затрат на производство отливок

Гуна.показали, что при работе в услови х

Эксплуатационна  стойкость пред- 5теплосмен достигаетс  экономи  в среложенного чугуна в сопоставлении сднем от 12 до 18 руб. на тонну годбазовым чугуном увеличиваетс  при ра-ного лить , боте отливок в услови х теплосмен

при нагреве не более в 1,6- При.объеме использовани  предло2 ,8 раз, при работе в .услови х тре- дженного чугуна тыс.тонн и экономии

ни  и повышенных температур - нана 1 т годного 18 руб. экономический

28-92%, при работе отливок типа вста-эффект составит 90 тыс. руб. в год.

Claims (1)

1. ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, алюминий, медь, титан, кальций, редкоземельные элементы и железо, о т л и ч.а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения динамической прочности, окалиностойкости и термостойкости, он дополнительно содержит молибден, ниобий,

   и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод 2,5-4,1 Кремний 0,8-2,6 Марганец 0,2-1,0 Фосфор 0,2-1,0 Алюминий 0,01-1,2 Медь 0,01-1,0 Титан 0,03-0,2 Кальций 0,01-0,1 Редкоземель- ные элементы 0,01-0,1 Молибден 0,1-0,9 Ниобий 0,1-0,5 Азот 0,01-0,05 Железо Остальное (Л с

   3,0-3,5

   0,2-1,0

   0,3-0,8

   0,1-0,5'

   0,1-0,4

   0,8-2,0 ' 0,002-0,05 Остальное