Жаростойкий чугун

 

Изобретение относится к жаростойким чугунамдля отливок. Цельповышение окалиностойкости и эксплуатационных свойств. Чугун дополнительно содержит ванадий , азот, кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 2,7-3,5; кремний 4,5-5,5; марганец 0,3-0,7; медь 0,7-1,5; никель 0,05-0,8; хром 0,12- 0,35; ванадий 0,03-0,12; алюминий 0,11- 0,33; азот 0,02-0,17; кальций 0,01-0,05; бор 0,002-0,02; магний 0,012-0,05 и железо остальное . При этом чугун имеет ав 320-345 МПа, ударную вязкость 32-39 Дж/см2, скорость окалинообразования при 800°С 10,6- 11,5 мг/м2. ч; удароустойчивость 3740-4060 циклов, эксплуатационную стойкость литой стенки в отопительных котлах 17,5-19,8 тыс.ч 2 табл.

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4774102./02 (22) 25.12,89 (46) 07.12.91, Бюл, N 45 (71) Могилевский лифтостроительный завод (72) Н.Г.Шарков, М.И.Карпенко, О.А.Тихонович, Е.И,Марукович, B,È.ØïàêoBñêèé и

А.В.Симкин (53) 669,13,018.85 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N 1196406, кл, С 22 С 37/10,1985.

Жа р осто и кий чугун Ч С5Ш. ГО СТ 776982. (54) ЖАРОСТОЙКИЙ ЧУГУН, (57) Изобретение относится к жаростойким чугунам для отливок, Цель — повышение ока-.

Изобретение относится к металлургли, а именно к жаростойким ниаколегированным чугунам для отливок.

Цель изобретения — повышение окалиностойкости и эксплуатационных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что жаростойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, медь, магний, алюминий и железо, дополнительно содержит ванадий, азот, кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 2,7-3 5; кремний 4,5-5,5; марганец 0,3 — 0,7.; медь 0,7 — 1,5; никель

0,05 — 0,8; хром 0,12 — 0,35; ванадий 0,03 — 0,12; алюминий 0,11 — 0,33; азот 0,02 — 0,17; кальций 0,01 — 0,05; бор 0,002 — 0,02; магний

0,012 — 0,05; железо остальное. . В качестве технологических примесей предлагаемый жаростойкий чугун может содержать до 0,1 мас. фосфора и до 0,07 мас, серы.

„„ Ц „„1696561 A l линостойкости и эксплуатационных свойств, Чугун дополнительно содержит ванадий, азот, кальций и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод

2,7 — 3,5, кремний 4,5-5,5; марганец 0,3-0,7; медь 0,7-1,5; никель 0,05 — 0,8; хром 0,120,35; ванадий 0,03-0,12; алюминий 0,110,33; азот 0,02 — 0,17; кальций 0,01-0,05; бор

0,002-0,02; магний 0,012-0,05 и железо остальное, При этом чугун имеет (т, = 320-345

МПа, ударную вязкость 32 — 39 Дж/см, ско2 рость окалинообразования при 800 С 10,611,5 мг/м . ч, удароустойчивость 3740 — 4060 циклов, эксплуатационную стойкость литой стенки в отопительных котлах 17 5 — 19,8 тыс,ч 2 табл.

Существенными отличиями предлагаемого технического решения являются микролегирование чугуна ванадием и азотом и введение модифицирующих компонентов— кальция и бора, что существенно повышает сопротивляемость окалинообразованию и эксплуатационную стойкость.

Дополнительное введение ванадия упрочняет матрицу, повышает термическую стойкость и сопротивляемость окалинообразованию, что повышает эксплуатационную стойкость. При концентрации ванадия до 0,03 мас.% его микролегирующий эффект проявляется слабо и эксплуатационные свойства недостаточны, При увеличении концентрации ванадия более 0,12 мас,% снижаются однородность структуры, удароустойчивость, динамическая прочность и эксплуатационная стойкость, Введение азота связано с его эффективным микролегирующим влиянием на струк1696551

4г

55 туру, способностью образовывать тугаплавкие нитриды, что способствует повышению жаростойкости и эксплуатационных свойств. Микролегирующее влияние азата начинает сказываться с концентрации 0,02 мас., а при увеличении era содержания более 0,17 мас, снижаегся аднсрадность структуры, удароустойчивость и эксплуатационная стойкость, Введение кальция и бора обусловлено эффективным раскисляющим и модифицирующим влиянием на структуру, способностью очищать границы зерен и повышать акали настой кость IA эксплуэтэ циа нн ье свойства. Верхний передел концентрации кальция связан с его низкол растворимостью, а бора — с ухудшением удароустайчивости и ударной вязкости при бале."-, высоких концентрациях. При содержаниях меньших, чем нижние, их концентраций м"дифицирующий эффект и зксплуатацио-:— ные свойства снижаются, Хром отбеливает, измельчает структуру, повышает механические свойства, поверхностную прочность, изHасocTQëêàñòü и эксплуатационные свойства. При концентрации хрома да 0,12 мас.7 эго микралегирующий эффект, повышение поверхностной прочности и эксплуатационной стойкости сказываются незначительно, а при концентрации хрома более 0,35 мэс. увел лчиваются хрупкость чугуна. содержание неметаллических включений пс границам зерен, снижаются пластическ ле свойства, стойкость против окалинообрэзования.

Введение никеля упрочняет мэтрицу, повышает ее коррозианную стойкость, увеличивает термическую стайкосгь, стабильную структуры, что обеспечивает повышение хрупкой прочности M эксплуатационной стойкости, а также ударно-усталостной дс лговечности, Понижение нижнего предела концентрации никеля менее 0.05 мас,",, приводит к резкому сниженик хрупкой прочности, коррозионнай стойксстл и эк;.— плуатационной стойкости, а при концентрации никеля более 0,8 мас. снижается стабильностЬ структуры, повышается содержание неметаллическлх ьключений по границам зерен, чта приводит к снижению ударно-усталостной долговечности и эксплуатационной стойкости, Медь обеспечивает высокую каррозионную и термическую с ойкость, твердость матрицы, что обеспечивает высокие характеристики эксплуата цион ной стой кости. При увеличении содер>кания меди более 1,5 мас, снижается трещинсстайкость, экс— плуатационная и ударно-устэлостная долговечность. Содержание меди ограничено 0,7 мас.% нэ нижнем пределе, так как при более низком содержании ее снижаются однородность структуры, механические и эксплуатационные свойства. Содержание магния принято в количестве 0,012 — 0,5 мас., чта способствует улучшению формы графита, коррозианной стойкости и окалиностойкости при высоких температурах, Содержание основных компонентов (углерода 2,7 — 3,5 кремния 4,5 — 5,5 и марганца

0,3-0,7 мас,%) в отливках обеспечивает повышение стабильности структуры и свойств, оптимальную окалиностайкость и высокие эксплуатационные свойства, Их концентрация для низколегированных жаростойких чугунов принята в обычных пределах и ограничена концентрациями, выше и ниже которых снижаются ударная вязкость и эксплуатационные свойства.

Алюминий модифицирует и раскисляет чугун, повышая плотность и монолитность матрицы, ач.лщает границы зерен, что обес-. печивает существенное повышение стабильности герметичности и стойкости к акалинообрэзованию, При концентрации алюминия да 0,11 мас, модифицирующий и раскисггяющий эффекты недостаточны, а герметичность чугуна в отливках и окалиностойкость низкие, а при концентрации алюминия более 0„33 мас, повышается содержание неметэллических включений и снижается стабильность структуры и слу>кебных свойств, П р л м е р. Плавку чугунов производят в индукционных печах промышленной час-аты с использованием шихты из передельных чугунов, пакетиравэнной стали, никеля, буры, чугунного лома,:угунной, медной и стальной стружки, кокса пекового возврата собственного производства, феррованадия, магниевой лигатуры и ферросплавов. Присадку магниевой лигатуры, силикокальция, ферросилиция производят в раздаточные ковши. Перед вводом в металл ферросплавы и стружку меди прокаливают при бОО С.

Кэрбюризэтар (кокс пековый) размалывают в бегунах до фракции 10-15 мм, а ферросплавы, используемые для мадифицирования, дробят в щекавай дробилке и подвергают грохачению да следующих фракций: до 25 мм для ввода в ковш емкостью 1,5 т и до 5 мм для ввода в ковш емкостью 0,25 т.

Химические составы чугунов опытных плавок приведены в табл, 1 (1-3 — предлагаемые составы, 4 — известный), Из жарастсйких чугунов отливают технологические пробь . образцы, подовые плиты и стенки котлов

1696561

Таблица 1

Таблица 2

8 табл, 2 приведены механические и эксплуатационные свойства чугунов опытных плавок.

Ударную вязкость определяют на образцах по ГОСТ методом испытания на ударный изгиб, а испытание на растяжение — на цилиндрических. образцах диаметром

10 мм с расчетной длиной 50 мм по ГОСТ, Образцы для определения прочности при растяжении вырезают из отдельно отлитых брусков-проб по ГОСТ и отливок, Сопротивление окалинообразованию определяют при 1073 К в воздушной среде, а эксплуатационную стойкость оценивают по долговечности работы литой стенки в отопительных котлах, Как видно из табл. 2, предлагаемый чугун обладает более высокими характеристиками окалиностойкости и эксплуатационl ных свойств, чем известный жаростойкий чугун.

Формула изобретения

Жаростойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, никель, магний, алюминий и железо, о т л и ч а ющ и и сятем,,что,,с целью повышения

10 окалиностойкости и эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит ванадий, азот, кальций и бор при следующем .соотношении компонентов, мас.$: углерод

2,7-3,5; кремний 4,5 — 5,5; марганец 0,3 — 0,7;

15 медь 0,7 — 1,5; никель 0.05 — 0,8; хром .0,12—

0,35; ванадий 0,03-0,12; алюминий 0,11-0,33; азот 0,02 — 0,17; кальций 0,01 — 0,05; бор

0,002 — 0,02; магний 0,012 — 0,05; железо остальное, 20