SU1036786A1 - Чугун - Google Patents

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 (Л

Description

со

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 .

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.

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.

Количество углерода, марганца и магни  выбрано исход  из опыта получени  высокопрочного чугуна.

Плавку чугуна провод т в индукционной печи емкостью 300 кг. В качестве шихтовых материалов используют рафинированные литейные чугуны

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.

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 .

Химический состав и свойства предлагаемого чугуна представлены в табл. 1 и 2.

б л и ц (3 1

.Т а

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.

Чугун указанного химсостава рекомендуетс - дл  производства отливок.

Таблица2

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.

51036786

Ожидаемый экономический эффект тракторного-и сельскохоз йственного от максимального использовани  пред- машиностроени  составит 187 лагаемого изобретени  в отрасли 190,0 тыс, руб.

Claims (1)

1. ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, маг- ний, хром, ванадий, цирконий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения жаропрочнос,ти, он дополнительно содержит титан, молибден и никель при следующем соотношении компонентов, вес.%:

   Углерод 2,8-3,8 Кремний 3,6-4,5 Марганец 0,3-1,0 Алюминий 0,1-0,3 Магний 0;04-0,1 Хром 0,1-0,8 Ванадий 0,1-0,3 Цирконий' 0,05-0,2 Титан 0,01-0,1 Молибден 0,1-0,35 Никель 0,2-0,5 S Железо Остальное ω а

   со о? м 00 00