SU1444387A1 - Чугун дл металлоформ - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных кокилей, пресс-форм и т,До Цель изобретени  повышение кавитационно-эрозионной стойкости в интервале температур 853-1200 К, увеличение эксплуатационно г. стоик ости металлоформ, Новьй чугун содержит, мас.%: С 3,0-3,6; Si 1,8-2,6; Мп 0,7-1,5; Ti 0,03-0,14; Zr 0,12-0,4; Mb 0,23-0,35; Sb 0,02- 0,1; бориды иттри  0,03-0,17; бори- ды лантана 0,06-0,15; Са 0,01-0,08; N 0,02-0,18; Сг 0,12-0,81; V 0,12- 0,32; А1 0,13-0,42; Mg 0,03-0,15; Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Сг, V, А1 и Mg обеспечивает повышение кавитационно- эрозионной стойкости при 893-1200 К в 2,23-5,6 раза и эксплуатационной стойкости металлоформ в 2,08-4,08 раза . 2 табл. о S kn

Description

J 4 4

00

эо

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к разработке составов чугуна дл  кокилей, пресс-форм и т.д.

Цель изобретени  - повьшение ка- витационно-эрозионной стойкости в интервале температур 893-1200 К, увеличение эксплуатационной стойкости металлоформс

Изобретение иллюстрируетс  следующими примерами.

Выбор конечных пределов содержани  компонентов, вход щих в состав предлагаемого чугуна обусловлен еле-

ДУЮГЩМо

Введение хрома в количестве 0,12- 0,81 мас.% микролегирует металлическую основу, упрочн ет ее, увеличива  сопротивл емость эрозии и кавитации, н повышает коррозионную усталость, микротвердость и термическую стойкость , что обеспечивает существенное повышение кавитационно-эрозионной и эксплуатационной стойкости при температурах 893-1200 К, При кон- центратщи хрома до 0,12 масо% упрочнение металлической основы и увеличение сопротивл емости эрозии и кавитации недостаточны, а при концент- рации его более 0,81 мас,% увеличиваетс  вьщеление нитридов по граница зерен, их коагул ци  и снижаютс  .пластические свойства и сопротивл емость кавитации.

Введение ванади  в количестве 0,12-0,32 мас.% повышает стабильность структуры в широком интервале температур, дисперсность и компактность (фактор формы) углерода, умень щает содержание неметаллических включений и загр зненность границы зерен увеличивает сопротивл емость чугуна напр жением и знакопеременным динамическим нагрузкам, что обеспечивает повышение .кавитационной стойкости, ударной в зкости и эксплуатационной стойкости при повышенных температура При кoнцeнтpaпJ и ванади  менее 0,12 мас.% повьш1аетс  стабильность структуры, кавитационна  стойкость и эксплуатационные свойства чугуна не достигаютс , а при повьшении содержани  его более 0,32 мас.% отмечаетс  усиление его отбеливающего вли ни  на структуру металла,- выделе ние крупных пластин цементита в литом металле и снижение кавитационно- эрозионных и Механических свойств

как при обычных, так и при повышенных температурах (893-1200 К).

Введение магни  в количестве 0,03-0,15 мас.% измельчает структуру , увеличивает прокаливаемость и твердость чугуна, улучшает форму графита, оказывает вли ние на природу упрочн юрхих фаз и их термическую стойкость, что способствует снижению износа и повьш1ению кавитационно-эрозионной стойкости. Содержание магни  прин то от концентрации, при которой начинает сказьшатьс  их вли ние на форму графита, структуру и кавитационную стойкость.

Введение алюмини  в количестве 0,13-0,42 маСс% способствует дегазации и измельчению включений графита , повышению эксплуатационной стойкости , трещиностойкости, износостойкости и кавитационно-эрозионной стойкости чугуна при повьшенных температурах . Нижний предел концентрации алюмини  прин т от значени , с которого начинает сказыватьс  его вли ние на размер и форму графита и сопротивл емость термическим ударам, кавитации и эрозии При увеличении концентрации алюмини  более 0,42 мас.% возрастает угар металла, увеличиваетс  количество неметаллических включений по границам зерен, снижаютс  пластические и этссплуатационные свойства чугуна при нагреве и охлаждении, в услови х кавитации и эрозии

Содержание углерода, марганца, кремни  в предлагаемом чугуне выбрано с учетом практики производства термостойких отливок с повьшгенной стабильностью стойкости к кавитации и эрозии. При увеличении их концентрации выше верхних пределов стабильность прочности предела выносливости и характеристики упруго-пластических свойств снижаютс , а при снижении нижних пределов ниже нижних пределов недостаточны литейные свойства, прочность и эксплуатационна  стойкость при высоких температурах в услови х кавитации и эрозии.

Титан (0,03-0,14 мас.%), ниобий (0,23-0,35 мас.%), щтрконий (0,12- 0,4 мас.%) и азот (0,02-0,18 мас.%) упрочн ют и микролегируют матрицу, повышают ее термостойкость и кавита- ционно-эрозионную стойкость при температурах до 1200 К. При снижении их содержани  ниже нижних пределов сопротивл емость эрозии и кавитации низка , а при увеличении вьппе верхних пределов повышаетс  хрупкость и снижаетс  сопротивл емость кавитации Кроме того, титан при содержании более 0,.1А мас.% ухудшает форму графита в чугуне.

Введение сурьмы измельчает графит снижает коэффициент термомеханичес- ком воздействием, что обеспечивает повьш1ение эксплуатационной стойкости чугуна при нагреве При концентрации сурьмы до 0,02 мас.% сопротивл емост эрозии и термомеханическим воздей- стви м и эксплуатационна  стойкость чугуна недостаточны, а при концентрации сурьмы более 0,1 мас.% снижаетс  термическа  стойкость и сопротивл емость чугуна ударам, знакопе- ременным нагрузкам, кавитации и эрозии .

Введение калыда  в количестве 0,01-0,08 мас.% раскисл ет и моди- фшдирует расплав, очищает границы зерен, повышает эксплуатационную стойкость в услови х теплосмен, кавитации и эрозии. Верхний предел ограничен недостаточной растворимостью калыщ  в чугуне, а при концентрации кальци  в чугуне менее 0,01 мас.% модифшдирующий эффект недостаточен, что приводит к снижению эксплуата- 1ЩОННОЙ стойкости кокилей, сопротивл емости кавитации и эрозии.

Бориды иттри  в количестве 0,03- 0,17 мас.% упрочн ют металлическую основу и повьш1ают ее микротвердость и прочность, увеличивают износостойкость чугуна в отливках, термическую и фрикционную теплостойкость при по- вьшенных температурах, что обеспечивает существенное повьшение кавита- ционно-эрозийной стойкости при термическом и фрикционном разогреве до 1200 К. При содержании боридов иттри до 0,03 мас.% увеличение микротвер- дости и эксплуатационной стойкости при фрикционном разогреве незначительное , а при концентрации боридов иттри  более 0,17 мас.% увеличивает- с  число включений, расположенных по границам литых зерен, снижаетс  динамическа  прочность чугуна, кави- тационно-эрозийна  стойкость.

Бориды лантана в количестве 0,06- 0,15 мас.% микролегируют металлическую основу, увеличивают ее стабильность до более высоких температур

Q j 20

25 ЗО

.

35

5

5

и повышают стабильность предела выносливости , что обеспечивает снижение износа при кавитации и фрикхуюн- ном разогреве до 1200 К. Нижний предел концентрации боридов лантана прин т от значений (0,06 мас.%), когда заметно повьш аетс  микротвердость матрицы и стабильность предела выносливости при нагреве до 1200 К, а верхний предел концентрации боридов лантана (0,15 мас.%) обусловлен снижением сопротивл емости эрозии к фрикционной теплостойкости при температурах до 1200 К при более высоких концентраци х боридов лантана.

П р и м е Ро Плавку чугуна провод т в дуговой электропечи емкостью 1,5 т с кислой футеровкой. Феррохром вводили вместе с шихтой. Микролегирование алюминием, цирконием и ниобием производили в печи за 3-6 мин до выпуска в ковШо Перегрев чугуна составл л 1700-1730 Ко Бориды иттри , бориды лантана, сурьму, магний и модификаторы вводили в ковш. Разливку металла производили в сухие жид- костекольные формы при 1660-1680 К.

В табло 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок (определение содержани  компонентов в чугуне провод т методами дифференцированного химического анализа).

В табл. 2 приведены результаты механических и эксплуатационных испытаний чугунов, полученные на заготовках и пробах в литом состо нии, как при обычных температурах, так и повьш1енных (893-1200 К)

Как видно из табЛо 2, предлага- емьй чугун обладает более высокой кавитационно-эрозионной стойкостью в услови х периодических нагревов и охлаждений (2,23-5,6 раза) и улучшенной эксплуатационной стойкостью (в 2,08-4,08 раза)о

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун дл  металлоформ, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цирконий, ниобий, сурьму, бориды иттри , бориды лантана, кальций, азот и железо, отличающий- с Я тем, что, с целью повьшени  кавитационно-эрозионной стойкости в интервале температур 893-1200 К, увеличени  эксплуатационной стойкости металлоформ, он дополнительно содержит хром, ванадий, алюминий и магний

   14443878

   Таблица 2

   Предел прочности

   при раст жении, МПа

   Предел выносливости при знакопеременньк нагрузках, МПа

   Термическа  стойкость , цикл,

   Линейный износ

   при фрикционном

   нагреве до 1000 К,

   мг/см -ГС

   Кавитационно-эрозион- на  стойкость, ч, при К 893

   1000 1100 1200

   Стойкость кокилей,

   заливок

   Относительна  стойкость пресс- форм, %

   1050 1215 1240

   620 672

   685

   4120 4630 4860

   0,38 0,25

   0,16

   2480

   2608

   2860

   208

   246

   272