SU1106847A1 - Сплав на основе железа - Google Patents

Abstract

СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод, кремний, никель и хром, отличающийс  тем, что, с целью повьшени  трещиноустойчивости и коррозионной стойкости , он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов , мас.%: 0,6-1,2 Углерод 9,0-11,0 Кремний 0,6-1,0 Никель ,5 Хром 0,3-0,5 Титан Остальное Железо

Description

05 ОО 4 М 1 Изобретение относитс  к металл гни и литейному производству и мо быть использовано дл  агрегатов и узлов, работающих в услови х возд СТЕ1ИЯ агрессивных сред, например серной кислоты. В услови х действи  серной кис ты достаточно высокой ст.-йкостью ладают сплавы с высоким содержани кремни  - свыше 15%. Известен сплав следующего хими кого состава, мае. %: Углерод0,9-1,0 Кремний12-13 Никель0,9-1,0 Медь1,-1,5 Хром0,9-1,0 РЗМ0,1-0,15 ЖелезоОстальное Данньй сплав имеет повьииенные ностные характеристики. Так, 30 кг/мм (при изгибе), (д 12-14 кг/мм (при раст жении), а 0,4-0,8 кгм/см и коррозионн стойкость в 40%-ном растворе HjSO при составл ет 0,03400 ,0710 мм/год Г1 1 Недостатком данного сплава  вл етс  его низка  технологичность и в первую очередь, повышенна  скло ность к трещинообразованию, что о ловливаетс  повышенным содержание кремни  и образованием, вследстви этого, легированного кремнием фер рита и силицидов типа Fe,Si,. Ос бенно это про вл етс  при литье т костенных отливок, в покрыти х, н носимых методом намораживани . Наиболее близким .по достигаемо му результату к предлагаемому  вл с  сплав на основе железа следующ го химического состава, мас.%: 0,9-1,0 Углерод 12,0-13,0 Кремний 1,9-2,0 Никель 0,9-1,0 0,5-0,6 Марганец Резкоземельные 0,1-0,15 металлы Остальное Железо Данный сплав имеет повышенные прочностные характеристики. Так, 6„,,р 30-32 кг/мм (при изгибе), 6g 14-16 кг/мм (при раст жении а 0,5-0,8 кгм/см и коррозионн стойкость в серной кислоте при в течение 400 ч - 0,0380 ,086 мм/год 2. Недостатком известного сплава  вл етс  его низка  трещиноустойчивость и коррозионна  стойкость, что обусловлено повышенным содержанием кремни  и образованием, вследствие этого, лигированного кремнием феррита и силицидов типа . Особенно это про вл етс  при литье тонкостенных отливок в покрыти х, наносимых методом намораживани . Целью изобретени   вл етс  повышение трещиноустойчивости и коррозионной стойкости. Поставленна  цель достигаетс  тем, что сплав на основе железа, содержащий углерод, кремний, никель и хром, дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов , мас.%: 0,6-1,2 Углерод 9,0-1 1 ,0 Кремний 0,6-1,0 Никель О, 1-0,5 0,3-0,5 Железо Остальное При снижении количества углерода относительно рекомендуемых пределов снижаетс  жидкотекучесть сплава, а увеличение содержани  углерода более 1,2% вызывает выпадение избыточного феррита в виде крупных включений или спели, вследствие чего в отливках увеличиваетс  пористость и ухудшаетс  коррозионна  стойкость сплава. Низкое содержание кремни  по срав .нению с известным сплавом обусловлено его вли нием на трещиноустойчивость . Уменьшение процентного содержани  кремни  ниже 11% приводит к уменьшению трещин и это про вл етс  тем сильнее, чем ниже содержание кремни , однако при этом резко уменьшаетс  коррозионна  стойкость сплава. По данным исследований титан обеспечивает повышение коррозионной стойкости при содержании крем- ни  свьщ1е 9%j что объ сн етс  его вли нием -на эффективное содержание кремни . Уменьшение количества вводимого кремни  приводит к снижению коррозионной стойкости сплава. Увеличение содержани  кремни  в сплаве выше указанного предела приводит к образованию хрупких составл ющих силицидов железа (, FeSi), т.е. к образованию трещин. Количество вводимого никел  и хрома определено с учетом его вли ни  на коррозионную стойкость. Снижение количества вводимого никел  с 0,6% не оказывает значительного вли ни  на коррозионную стойкость сплава. Увеличивать содержание нике л  в сплаве более 1% нецелесообразно , так как заметно увеличиваетс  стоимость сплава без резкого увеличени  его коррозионной стойкости. При увеличении содержани  хрома более 0,5% заметно увеличиваетс  хрупкость сплава за счет выделени  самосто тельных фаз. Содержание хрома менее 0,1% не оказывает существенного вли ни  на коррозионную стойкость сплава. По данным исследований количество вводимого титана определено с учетом повышени  коррозионной стойкости сплава при содержании кремни  свыше 9%, что объ сн етс  его вли нием на эффективное содержание крем ни . При увеличении содержани  тита на свыше 0,5% за счет образовани  самосто тельных титансодержащих включений (например, карбвда титана коррозионна  стойкость сплава умень шаетс . При содержании титана менее 0,3% из-за недостаточно высокого эф фективного содержани  кремни  (ввод титана способствует увеличению этого содержани ) коррозионна  стойкос резко падает. Были выплавлены: известньй сплав сплавы по предлагаемому составу ( 3-5) и сплавы с составами, выход щими из за вл еьых пределов (2, 6 и 7). Заливались образцы на трещиноустойчивость в виде незамкнутого параллелепипеда , намороженного на стальную трубку, а также образцы без надеза на ударную в зкость и образцы на весовую (общую) коррозию. Темпеатура заливки IZSO-nOO C. Испытани  на коррозионную стойкость проводились в среде 94,5%-ной кип щей серной кислоты на установке, основными элементами которой  вл ютс  реактор дл  испытани  образцов и обратный холодильник. Нагрев образцов осуществл ли в печи, температуру в которой регулируют с помощью КСПЗ-ПИ. (точность ±2с). Регистраци  температуры производилась термопарами ТХА в комплексе с потенциометром Ш4500. Достигаемый уровень свойств предлагаемого сплава позвол ет использовать его взамен высококремнистых сплавов, содержащих свыше 12% Si и дополнительно легированных различными элементами, например молибденом . Внедрение предлагаемого сплава позволит обеспечить получение новых конструкций теплообменньк биметаллических труб, обеспечивающих реализацию конденсаторного принципа получени  серной кислоты. В табл. 1 приведен химический состав сплавов, в табл. 2 - свойства сплавов. Т а б л .и ц а 1

1,0 12,3 1,9 0,5 0,92

1

редлагаемый

9,0 0,6

0,6 2

3

4

5 6

7

0,10 Остальное

0,10,2

. Достигаемый уровень свойств предлагаемого сплава позвол ет использовать его взамен известного высококремнистого сплава, содержащего свьппе 12% Si, вследствие чего изйестный сплав обладает низкой трещиноустойчивостью . Получение тепЛообменных труб с использованием известТаблица 2

ного сплава невозможно, а также невозможна и реализаци  конденсаторного принципа получени  серной кислоты.

Ожидаемый экономический эффект состабит 1000 руб. на каждом теплообменнике , применйемом в услови х Ново- Полоцко1О завода.

Claims (1)

1. СПЛАВ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий углерод, кремний, никель и хром, отличающийся тем, что, с целью повышения трещиноустойчивости и коррозионной стойкости, он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод 0,6-1,2

   Кремний 9,0-11,0

   Никель 0,6-1,0

   Хром 0,1-0,5

   Титан 0,3-0,5

   Железо Остальное

   05 оо

   М для агрегатов и в условиях воздейсред, например

   1 1106847