Аустенитный чугун с шаровидным графитом

Авторы патента:

Ашимов Ренат Касимович (RU)

Корнеев Сергей Юрьевич (RU)

Буланов Дмитрий Павлович (RU)

Сайбулаев Гаджимурат Саадуевич (RU)

Попов Александр Борисович (RU)

Фоменко Евгений Анатольевич (RU)

Насупкина Жанна Валерьевна (RU)

Петрунькина Валентина Ивановна (RU)

C22C37/04 - содержащие шаровидный графит

Владельцы патента RU 2602587:

Общество с ограниченной ответственностью "ИТЦМ МЕТАЛЛУРГ" (RU)

Изобретение относится к области металлургии, а именно к аустенитным чугунам с шаровидным графитом для производства деталей, предназначенных для работы в агрессивной среде при температуре от -60° до +90°С, в частности для изготовления рабочих органов погружных центробежных насосов для добычи нефти. Аустенитный чугун с шаровидным графитом содержит, мас. %: углерод 2,2-3,0, кремний 2,4-3,2, марганец 3,0-4,0, медь 6,5-7,5, никель 9,4-11,0, магний 0,03-0,05, кальций 0,03-0,05, церий 0,01-0,03, вольфрам 0,1-0,3, молибден; 0,1-0,3, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение прочности аустенитного чугуна, который используется для изготовления изделий, работающих в агрессивной среде при температурах от -60° до +90°С, а также повышение обрабатываемости поверхности отливок из чугуна при механической обработке. 2 табл.

Изобретение относится к литейному производству, а именно к аустенитным чугунам с шаровидным графитом для производства деталей, предназначенных для работы в агрессивной среде при диапазоне температур от -60° до +90°С, в частности для изготовления рабочих органов погружных центробежных насосов для добычи нефти.

Известен немагнитный чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, церий, кальций, никель, серу, фосфор и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 3,0-3,5; кремний 2,5-3,5; марганец 4,5-5,0; медь 4,5-5,0; магний 0,015-0,03; церий 0,03-0,05; кальций 0,03-0,06; никель 5,0-6,0; сера до 0,02; фосфор до 0,01 и железо остальное (SU 203916, С22С 37/10, опубликовано 09.10.1967).

Однако известный чугун с шаровидным графитом не обеспечивает необходимую износостойкость и коррозионную стойкость литых изделий, предназначенных для работы в условиях воздействия коррозионной среды, содержащей абразивные материалы, в диапазоне температур от -60° до +90°.

Известен аустенитный чугун с шаровидным графитом содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, хром, ванадий, магний, кальций, церий и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 2,2-3,0; кремний 2,4-3,2; марганец 3,0-4,0; медь 6,5-7,5; никель 9,4-11,0; хром 0,3-0,5; ванадий 0,01-0,03; магний 0,03-0,05; кальций 0,03-0,05; церий 0,01-0,03; железо остальное (RU 2337170, С22С 37/04, опубликовано 27.10.2008).

Однако металлическая основа указанного аустенитного чугуна с шаровидным графитом содержит цементит до 30%, который располагается по границам зерен. Поэтому прочность известного чугуна незначительна.

Кроме того, отливки из указанного аустенитного чугуна с шаровидным графитом плохо подвергаются механической обработке.

Задачей и техническим результатом изобретения является повышение прочности аустенитного чугуна, который используется для изготовления изделий, работающих в агрессивной среде при температурах от -60° до +90°С, а также повышение обрабатываемости поверхности отливок из чугуна при воздействии инструмента мехобработки.

Технический результат достигается тем, что аустенитный чугун с шаровидным графитом содержит углерод, кремний, марганец, медь, никель, магний, кальций, церий, вольфрам, молибден и железо, при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 2,2-3,0; кремний 2,4-3,2; марганец 3,0-4,0; медь 6,5-7,5; никель 9,4-11,0; магний 0,03-0,05; кальций 0,03-0,05; церий 0,01-0,03; вольфрам 0,1-0,3; молибден; 0,1-0,3; железо - остальное.

Введение в состав аустенитного чугуна по изобретению вольфрама в концентрации 0,1-0,3 мас. % позволяет оптимизировать количество твердых включений цементита, одновременно повысив прочность чугуна и улучшив качество его механической обработки.

Введение в состав аустенитного чугуна по изобретению молибдена позволяет измельчить структурные составляющие металлической основы чугуна, благодаря чему повышается прочность аустенитного чугуна.

Выплавка аустенитного чугуна с шаровидным графитом по изобретению осуществляют следующим образом. Плавку чугуна проводят в индукционных или дуговых электропечах с использованием стандартных шихтовых материалов. Легирующие элементы - никель, вольфрам, молибден и медь вводят в металлозавалку. После расплавления шихты и перегрева чугуна до температуры 1450-1500°С на зеркало расплава вводят марганец в виде 60%-ного ферромарганца и кремний в виде 75%-ного ферросилиция. С целью повышения жидкотекучести в чугун вводят фосфор в количестве 0,15-0,25% в виде 20%-ного феррофосфата. На дно разливочного ковша перед выпуском жидкого металла из печи вводят магний и кальций в составе сфероидизирующей присадки, а также церий в виде ферроцерия.

В таблице 1 приведен химический состав известного чугуна и чугуна по изобретению. В таблице 2 приведены значения прочности, размер зерна аустенита и включений шаровидного графита, количество включений цементита и режимы механической обработки.

Достижение поставленного технического результата иллюстрируется более высокой прочностью (520-540 мПа) чугуна по изобретению, меньшим размер зерна аустенита (20-40 мкм) и включений шаровидного графита (6-10 мкм), снижением количества включений цементита (6-12%) и более лучшей механической обрабатываемостью предлагаемого чугуна в сравнении с известным.

Временное сопротивление при растяжении определяли по ГОСТ 27208-87. Размер структурных составляющих и количество цементита в металлической основе определяли с помощью прибора «Квантиметр».

Применение предлагаемого аустенитного чугуна с шаровидным графитом для отливок, имеющих сложную конфигурацию, которые затем подвергают механической обработке резанием, например ступеней погружных центробежных насосов для добычи нефти, позволяет (на 20-30%) увеличить срок службы деталей в эксплуатации, при снижении себестоимости их изготовления на 10-15%.

Аустенитный чугун с шаровидным графитом, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, магний, кальций, церий и железо, отличающийся тем, что дополнительно содержит вольфрам и молибден при следующем соотношении компонентов, мас. %: углерод 2,2-3,0, кремний 2,4-3,2, марганец 3,0-4,0, медь 6,5-7,5, никель 9,4-11,0, магний 0,03-0,05, кальций 0,03-0,05, церий 0,01-0,03, вольфрам 0,1-0,3, молибден 0,1-0,3, железо - остальное.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения алюминиевого чугуна с измельченной структурой из исходного, который используют при массовом производстве отливок.

Способ модифицирования чугуна // 2588965

Изобретение относится к металлургии и может быть использован для получения модифицированного чугуна с высокими качественными показателями. В способе используют пыль газоочистки электротермического производства кремния, содержащую компоненты в следующем соотношении, мас.

Способ получения высокопрочного чугуна // 2586730

Изобретение относится к металлургии и литейному производству, в частности к способам получения высокопрочного чугуна с шаровидной формой графита, и может быть использовано при производстве средних и крупногабаритных отливок с толщиной стенки 50 мм и выше.

Способ получения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом // 2585912

Изобретение относится к металлургии, в частности к литейному производству, и может быть использовано при производстве отливок из высокопрочного чугуна с шаровидным графитом.

Высокопрочный хладостойкий чугун // 2583225

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам высокопрочного хладостойкого чугуна для производства литых заготовок в условиях массового производства.

Форма для производства стеклянной тары и способ ее изготовления // 2556260

Изобретение относится к области литейного производства. Форма выполнена тонкостенной из чугуна ферритного класса и получена литьем в песчано-бентонитовые формы.

Чугун с шаровидным графитом и способ его изготовления // 2551724

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к чугунам с шаровидным графитом и способам их изготовления, и может быть использовано, например, для изготовления деталей турбинного ветрового генератора, работающих в условиях низкой температуры.

Износостойкий чугун с шаровидным графитом // 2526507

Изобретение относится к литейному производству, а именно к изысканию износостойкого чугуна с шаровидным графитом для производства деталей, предназначенных для работы в условиях ударно-абразивного износа, в частности для изготовления литых мелющих шаров рудоразмольных мельниц.

Износостойкий чугун с шаровидным графитом // 2511213

Изобретение относится к литейному производству, а именно к износостойким чугунам с шаровидным графитом для производства деталей машин и оборудования, подвергающих абразивному износу, например, футеровки смесителей и др.

Способ определения обрабатываемости на станках чугуна с вермикулярным графитом // 2509820

Изобретение относится к металлургии, в частности к ковшевой обработке чугуна, и может быть использовано для получения машиностроительных отливок, подвергающихся последущей механической обработке.

Износостойкий чугун с шаровидным графитом // 2602588

Изобретение относится к области металлургии, в частности к составам износостойких чугунов, и может быть использовано для изготовления деталей гидромашин, перекачивающих абразивные смеси. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас. %: углерод 2,2-3,2, кремний 0,5-3,0, марганец 0,2-3,0, хром 3,0-6,4, никель 2,0-4,0, церий 0,03-0,20, магний 0,02-0,1, кальций 0,05-0,2, вольфрам 0,1-0,3, молибден 0,1-0,3, железо - остальное. Техническим результатом изобретения является повышение абразивно-коррозионной стойкости чугуна с шаровидным графитом. 2 табл.

Способ получения высокопрочного чугуна // 2605016

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для получения высокопрочного чугуна, пригодного для производства изделий с высоким пределом прочности. Способ включает выплавку и легирование чугуна в индукционной печи, графитизирующее и инокулирующее модифицирование, заливку модифицированного чугуна в форму, получение отливки с последующим ее извлечением после кристаллизации из формы при температуре 900-1000°С, перемещение отливки в печь с температурой 950-1000°С и выдержку в печи в течение 10-30 минут, с последующей изотермической закалкой при температуре 300-320°С в течение 60 минут и охлаждением на воздухе, при этом легирование осуществляют алюминием, кремнием, никелем, медью, молибденом и марганцем, графитизирующее и инокулирующее модифицирование проводят в ковше, отливки получают в металлической форме в виде кокиля, после выдержки в печи получают отливки чугуна с шаровидным графитом и аустенитно-бейнитной структурой следующего химического состава, мас.%: углерод 2,5-3,2; кремний 1,5-2,5; алюминий 7,2-9,0; марганец 0,7-0,75; магний 0,04-0,06; молибден 0,7-1,2; никель 0,48-0,52; медь 0,49-0,52; сера 0,01-0,012; фосфор 0,06-0,08; железо - остальное, при этом изотермическую закалку полученной отливки проводят в псевдокипящем дисперсном карборундовом слое в области аустенитно-бейнитного превращения. Изобретение позволяет расширить область применения высокопрочного чугуна с шаровидным графитом и аустенитно-бейнитной структурой с пределом прочности σB≥1200 МПа путем бейнитной закалки из литого состояния без дополнительной термической обработки. 1 табл.

Износостойкий чугун с шаровидным графитом // 2627316

Изобретение относится к металлургии, а именно к износостойким чугунам с шаровидным графитом для производства литьем деталей, предназначенных для работы в условиях ударно-абразивного износа при температуре до 500°C, в частности деталей машин для изготовления асфальта, бетона и т.п. Износостойкий чугун с шаровидным графитом содержит, мас. %: углерод 2,8-4,0; кремний 1,5-3,5; ванадий 3,0-8,0; медь 0,2-0,8; никель 3,0-5,0; марганец 0,2-1,0; магний 0,02-0,1; алюминий 0,1-0,44; церий 0,03-0,20; кальций 0,05-0,20; бор 0,2-0,4; ниобий 0,5-2,0; железо - остальное. Изобретение направлено на создание износостойкого чугуна с шаровидным графитом с высокой твердостью и прочностью в литом состоянии, без применения термообработки, для работы в условиях ударно-абразивного износа до температуры 500°C. 1 табл.

Модификатор // 2631930

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано для модифицирования отливок из ковкого чугуна. Модификатор содержит смесь порошков, мас. %: карбида кремния 30-40; алюминия 20-30; карбида бора остальное. Изобретение обеспечивает усиление модифицирующего эффекта и повышение механических свойств изделий из ковкого чугуна. 2 табл.

Способ получения легированного чугуна для износостойких деталей // 2641204

Изобретение относится к области металлургии, в частности к способам получения различных марок легированных чугунов для изготовления быстроизнашиваемых деталей, работающих в условиях значительных нагрузок, например защитных втулок подшипников, валов, гильз цилиндров. Получают в печи металлический расплав с содержанием Ni≥1,0%, перегревают его электрической дугой постоянного тока до 1480-1580°C, скачивают шлак и вводят на зеркало металлического расплава алюминий в количестве 0,5÷3,5% от веса жидкого металла в печи для проведения электролитического раскисления расплава, термовыдерживают в течение 1-7 мин, проводят кристаллизацию расплава путем интенсивного охлаждения со скоростью 60-100°C/мин до температуры, находящейся в интервале на 100°C ниже и выше температуры устойчивости перлита, затем извлекают отливку из формы и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 30-60°C/ч и проводят механическую обработку рабочей поверхности отливки, которую затем подвергают термообработке токами высокой частоты. Изобретение позволяет получить чугун с высокой трещиноустойчивостью и эксплуатационными характеристиками. 1 табл.

Сплав, изделие и соответствующие способы получения // 2647960

Изобретение относится к чугунному сплаву со сферическим графитом и может быть использовано для изготовления зубчатых колес и зубчатых шестерен. Чугун со сферическим графитом содержит, в мас.%: углерод от 2,5 до 4, кремний от 1,5 до 4,4, магний от 0,02 до 0,1, никель от 3,5 до 7, медь от 0,5 до 3, молибден от 0,15 до 1, железо и неизбежные примеси - остальное. Изобретение направлено на изготовление изделий из чугуна с большой передающей мощностью. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 3 табл.