Немагнитный чугун

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

2,8-3,6

1,5 — 2,3

8,0 — 10

0.8-2,5

0,5-0.8

0,08 — 0,5

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4932385/02 (22) 29.03.91 (46) 15,01.93. Бюл. N - 2 (71) Гомельский политехническйй институт (72) М.И. Карпенко, Г.С. Шулев, В.И. Левиков и С.M. Бадюкова (56) Патент ПНР ¹ 115575, кл. С 22 С 37/08, 1982.

Патент Великобритании ¹ 1472292, кл. С 22 С 37/08, 1971.

Авторское свидетельство СССР № 1216239, кл. С 22 С 37/10, 1986. (54) НЕМАГНИТНЫЙ ЧУГУН

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке аустенитных немагнитных чугунов, работающих в условиях коррозионно-абразивного износа.

Известен аустенитный чугун. содержащий, мас.%:

Углерод - 2 9-3,1

Кремний, -: 1,5 — 2,0

Марганец 2,5 — 4,5

Медь 4,0-6,0

Хром, 0;5 — 0,7

Никель 6,0-8,0

Фосфор до 0,5

Сера до 0,12 . Железо Остальное

Известный чугун обладает большим коэффициентом литейного расширения и низкой корроэионно-абразивной стойкостью.

Известен легированный износостойкий чугун следующего химического состава, мас. $:

Углерод . 3,2-3,6

Марганец 1,77 — 2,23

Ванадий 1,15 Ж,„, 1788071 А1 (57) Изобретение относится к металлургии, Сущность изобретения: немагнитный чугун дополнительно содержит титан, молибден, бор и азот при следующем соотношении компонентов, мас. : углерод 2,3-3,3; кремний 1,1 — 1,8; марганец 9,5 — 17,8; медь 0,8—

1,5; хром 0,3-9,8; титан 0,3 — 3.5; 6ор

0,03 — 2,3; молибден 0,02 — 0,7; РЗМ 0,02 — 0,07; азот 0,02 — 0,09; алюминий 0,002-0.01; железо — остальное. Введение Ti, Mo. 8, N позволяет повысить коррозионно-абразивную и эксплуатационную стойкость. 2 табл, Титан 1,15 (/)

Ниобий . 1,15

Фосфор 0,01

Сера 0,03-0,1

Железо Остальное

Этот чугун имеет недостаточное количество карбидов в структуре и низкую корроэионно-абразивную стойкость.

По технической сущности и достигаемо- QQ му эффекту наиболее близким к предложен- Q() ному является немагнитный чугун, содержащий, мас. ;

Углерод

Кремний

Марганец

Медь

Алюминий Ъ

Хром

Редкоземельные металлы 0,01 — 0,1

Железо Остальное

Твердость чугуна в литом состоянии 5157 HRC, коррозионная стойкость 0,040-0,48 г/м ч и эксплуатационная стойкость 9101788071 свойств

25

35

50

3

1120 смен. Относительная коррозионно-абразивная стойкость составляет 1,54 — 1,8.

Недостаток — низкая коррозионно-абразивная стойкость, Цель изобретения — повышение коррозионно-абразивной и эксплуатационной

СтойкОСти.

Поставленная цель достигается тем, что немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, алюминий, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит титан, молибден, бор и азот при следующем соотношении компо нентов, мас.%, Углерод: 2,3 — 3,3

Кремний 1,1-1,8

Марг а нец 9,5-17,8

Медь " 0,8-1,5

Хром 0,3 — 9,8

Титан 0,3 — 3,5

Бор 0,03 — 2,3

Молибден — 0,02-0,7

Ред коземельные металлы 0,02-0,7

Азот 0,02-0,09

Алюминий . 0,002 — 0,01

Железо . . Остальное

В качестве технологических примесей предложенный немагнитный чугун может содержать до 0,1 мас,% серы и до 0,1 мас.% фосфора.

Дополнительное введение титана обусловлено его карбидообразующим, упрочняющим и легирующим влиянием на структуру, повышением микротвердости и коррозионно-абразивной стойкости, Повышение износостойкости и эксплуатационйой стойкости начинает сказываться при концентрации титана 0,3%. При увеличении содер>кания титана более 3,5% снижаются однородность структуры чугуна, техническйе и эксплуатационные свойства, Р3М модифицируютструктуру, повышают фактор формы неметаллических включений и эксплуатационные свойства. При увеличении концентрации P3M более 0,07% увеличйвается угар, снижаются характеристики стабильности структуры, упруго-пластических и эксплуатационных свойств. При концентрации РЗМ менее 0,02% модифицирующий эффект и износостойкость в условиях коррозионно-абразивного йзнашивания недостаточны..

Азот образует нитриды и карбонитриды в структуре, повышает ее дисперсность и сопротивляемость коррозии и износу. Микролегирующее влияние азота при концентрации до 0,02% недостаточно и характеристики коррозионно-абразивной . стойкости низкие, Повышение содер>кания азота более 0;09% приводит к образованию нитридов и карбонитридов по границам зерен и снижению пластических, коррозионно-абразивных и эксплуатационных

Хром и молибден являются основными легирующими компонентами, обеспечивающими карбидообразование и упрочнение матрицы, повышение износостойкости и

10 эксплуатацйонной стойкости. При увеличении их концентрации более 9,8 и 0,7% соответственно снижаются технологические свойства и стабильность эксплуатационной стойкости. При концентрации хрома до

0,3% упрочнение структуры и повышение эксплуатационной стойкости недостаточны

Молибден в количестве до 0,02%, не обеспечивает карбидообразование и повышение эксплуатационных свойств.

20 Алюминий оказывает раскисляющее и модифицирующее влияния, повышает стабильность структуры и повышение износостойкости и эксплуатационных свойств.

Модифицирующий эффект при концентрации алюминия до 0,002% недостаточен.

Верхний предел содержания алюминия обусловлен его графитизирующим влиянием на структуру и снижением коррозионноабразивной стойкости и эксплуатационных своиств, Верхние пределы концентрации марганца и кремния повышены в сравнении.с известным чугуном при снижении нижнего предела по концентрации углерода 2,3%, что способствует повышению стабильности структуры, коррозионно-абразивной стойкости и эксплуатационных свойств. Приведенные концентрации технологических примесей (фосфор и сера) позволяют упростить технологию производства чугуна, выбор шихтовых материалов и способствуют повышению износостойкости при коррозионно-абразивном изнашивании, Бор способствует образованию карбидов бора и бороцементита, повышает коррозионно-абразивную стойкость. При концейтрации бора до 0,03% количество карбидов и характеристики коррозионноабразивной стойкости недостаточны. Повышение концентрации бора более 2,3% снижает однородность структуры, эксплуатационные свойства и повышает хрупкость чугуна в литом состоянии.

Изобретейие осуществляется следующим образом.

Плавки немагнитных чугунов проводят в индукционных печах. В качестве шихтовых материалов используют литейные и передельные чугуны, феррохром ФХ650Н, чугунный и стальной лом, ферромарганец Мн75.

1788071 го немагнитного чугуна выше, чем у известного. таблица 1

Соде жание компонентов железо-остальное,мас

Чугун

К емний Ма гане

Угле о

Медь

Х ом

Титан

Бо

Молиб ен РЗМ

Алюминий Азот

1 (из а.) 2.3

З.о

2,3

2,7 з.з . г;1

З,б

2,1

1,1

1.6

1,8

0,8 f,9

9.7

9.5

15,4

17,8

8,1

18,7 г

0.8

1,1 l,5

0,6

1.7

0,З

0,З

0.9

9,8

0,1

0,1.0.02

0,05

0,07

0,01

0,1

0,6

0,002

0,005

0,01

0,001

0,2

0,З

2.7

З,5

0,1

З,9

0.0З

0.09

2,З

0,01

2,7

0.02

0,З7

0,7

0.01

1,1

0,02

0,06

0.09

0,01

0,»

Таблица 2

Составитель М.Карпенко

Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор И.Шмакова

Редактор

Заказ 52 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.,4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ферробор ФБ13, медь МЗ (ГОСТ 359-78), лигатуру ФСЗОРЗМ20, ферротитан ФТи30 (ГОСТ 4761-80) и другие ферросплавы. Температура перегрева чугуна в индукционной печи 1470 — 1480 С. Температура разливки чугуна в жидкостекольные литейные формы

1380 — 1410 С.

В табл.1 приведены химические составы немагнитных чугунов, В табл.2 приведены механические и эксплуатационные свойства чугунов опытных плавок, Предел прочности при растяжении определяют в соответствии с ГОСТ 1497-84, Относительную износостойкость в условиях коррозионно-абразивного изнашивания определяют как отношение потери массы испытываемых образцов известного состава и предложенных чугунов, Образцы испытывают при вращении в неподвижной чаше, наполненной смесью кварцита и оборотной воды (рН 8), взятых в соотношении 2:1 в течение 2 ч при скорости вращения 5,5 м/с.

Как видно из табл,2, твердость, коэффициент коррозионно-абразивной стойкости и эксплуатационные свойства предложенноФормула изобретения

5 Немагнитный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, хром, редкоземельные металлы, алюминий и железо, отличающийся .тем, что, с целью повышения коррозионно-абразив10 ной и эксплуатационной стойкости, он дополнительно содержит титан, молибден, бор и азот при следующем соотношении компонентов,мас. :

Угле род 2,3-3,3

15 . Кремний 1,1 — 1,8

Марганец 9,5 — 17,8

Медь 0,8 в 1,5

Хром 0.3-9,8

Титан 0,3-3,5

20 Бор 0,03 — 2.3

Молибден, 0,02 — 0,7

Редкоземельные металлы 0,02 — 0,07

Азот 0,02 — 0,09

25 Алюминий 0,002 — 0,01

Железо Остальное