Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, титан. бор, сурьму и железо, о т л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения его коррозионной стойкости в растворах уксусной кислоты и снижения себестоимости, он дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мае. %: 3,0-3,4 Углерод 1,6-2,3 Кремний 0,003-0,040 Марганец 0,15-0,45 Ванадий 0,1-0,5 Титан 0,08-0,25 Бор 0,08-0,15 Сурьма 0,1-0,6 Фосфор Железо Остальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUN

РЕСПУБЛИК зсЮ С "2 " 37/О

ГОСУДАРСТВЕННЫЯ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ / е

ОписАние изОБРетениаК ASTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ. бор, сурьму и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения его коррозионной стойкости в растворах уксусной кислоты и снижения себестоимости, он дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас. 7.:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,3

Марганец 0,003-0,040

Ванадий О, 15-0,45

Титан 0,1-0 5

Бор 0,08-0 25

Сурьма 0,08-0, 15

Фосфор 0,1-0,6 .

Железо Остальное (21) 3635430/22-02 (22) 17.08.83 (46) 30.10.84. Бюл. № 40 (72) Л.Л.Счисленок, Е.И.Нитов, А.Г.Слуцкий и Г.Т.Евдокименко (71) Белорусский ордена Трудового Красного Знамени политехнический инРгитут (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 945363, кл. С:22 С 37/10, 1982.

2. Патент Великобритании № 1149401, кл. С 22 С 37/00, 1969. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, титан, „SU„„1121310 А

11213

15

3,0-3,4

1,6-2,3

0,005-0,040

0,15-0,45

О, 1-0,5

О, 08-0, 25

О, 08-0, 15

О, 1-0,6

Остальное сера не более 0,02 мас.%.

Углерод

Кремний

Марганец

Ванадий

Титан

Бор

Сурьма

Фосфор

Железо

Примеси:

55

Изобретение относится к металлур гии, в частности к разработке сос— тавов чугуна для изготовления дета- лей, работающих в растворах уксусной кислоты, например вентили, насосы и т.д.

Известен чугун (1), содержащий, мас. %:

Углерод 3, 0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Сера О, 1-0,2

Марганец 0,005-0,040

Сурьма 0,15-0,20

Ва надий О, 15-0,45

Железо Остальное

Известный чугун имеет удовлетворительные механические свойства, однако в растворах уксусной кислоты— низкую коррозионную стойкость.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является чугун )2j следуюцего химического состава, мас.X:

Углерод 1,7-3,8

Кремний О, 01-2, 50 25

Марганец О, 01-1, ОО

Сурьма 0,001-0 050

Ванадий О, 001-1, 000

Титан О, 01-0, 15

Бор О, 01-0, 10 30

Хром 0,01-2,00

Медь До 0,2

Алюминий 0,01-0, 10

Молибден 0 01-2,00

Железо Остальное

Указанный чугун имеет недостаточную коррозионную стойкость в растворах уксусной кислоты.

Целью изобретения является повышение коррозионной стойкости чугуна 40 в растворах уксусной кислоты и снижение себестоимости.

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, ванадий, титан, бор, 45 сурьму и железо, дополнительно содержит фосфор при следующдм соотношении компонентов, мас.Х:

10 2

Корроэионная стойкость материала главным образом обеспечивается наличием фосфора в его составе. Введение в состав чугуна фосфора значительно измельчает эвтектическое зерно материала. По границам зерен располагается фосфидная эвтектика, обладающая высокой корроэионной стойкостью. Равномерное расположение эвтектики в структуре является "барьером", препятствующим увеличению скорости коррозии. Увеличение количества фосфора свыше 0,6Х не дает существенного повышения коррозионной стойкости.

Повышение стойкости границ зерен и обволакивание зерна коррозионностойкой фазой оказывает более значительное влияние на коррозионную стойкость чугуна, чем объемное легирование металлической матрицы элементами, присутствующими в составе чугуна по прототипу. Уменьшение количества дефицитных легируюцих элементов в составе чугуна делает его значительно дешевле.

Пределы содержания компонентов установлены исходя из благоприятного сочетания структуры и коррозионной стойкости материала. Нижние пределы содержания углерода (3,0%) и кремния (1,6%) обусловлены получением перлитной структуры с содержанием эвтектических карбидов не более 2%. Верхний предел по углероду (3,4%) и кремнию(2,2%) связан с получением перлитной структуры с содержанием феррита не более 3%.

Нижний предел содержания марганца (0,005%), сурьмы (0,08X), ванадия (О, 15%), фосфора (О, 1%), титана (0,1%), бора (0,08%) обеспечивает повышение коррозионной стойкости чугуна при минимальной степени легирования металлической матрицы. Увеличение концентрации марганца более

0,04% приводит к образованию феррита вокруг включений графита. Повышение содержания сурьмы, ванадия и бора свыше 0,15, 0,45 и 0,25Х соответственно вызывает кристаллизацию чугуна по метастабильной диаграмме и значительно ухудшает обрабатываемость материала. Увеличение концентрации фосфора свыше 0,6Х и титана свыше

0,5% незначительно повышает коррозионную стойкость чугуна, а за счет удорожания материала экономически не целесообразно.

Оптимальный состав чугуна предлагаемого состава следующий, : углерод 3,"; кремний 1,8; марганец

0,02, сурьма 0,11; ванадий 0,30, фосфор 0,35; титан 0,3, б4р 0,16.

Пример. Для изучения структу.ры и свойств предложенного материала были выплавлены сплавы чугунов с различным содержанием ингредиентов, а также известный чугун.

Технология получения сплава предлагаемого состава заключается в расплавлении высокоуглеродистых окатышей, ввод в расплав ферросплавов кремния (75 Si), ванадия (45 Ч ), титана 45 Т ), фосфора (13 Р) и кристаллической сурьмы.

Расчет шихты осуществляется с учетом уйвоения кремния, сурьмы и

21310 4 фосфора на уровне 85-90, ванадия и титана на уровне 80-85 .

Испытания на коррозионную,стойкость проводили в 10 -ном растворе уксусной кислоты, коррозия оценивалась весовым методом.

Химические составы известного и предложенного чугуна, их свойства и себестоимость приведены в таблице.

10 Как видно из таблицы, дополнительный ввод фосфора в состав чугуна и изменения в нем содержания легирующих компонентов обеспечивает повышение коррозионной стойкости в растворе уксусной кислоты в 1,17-1,45 раза при одновременном снижении себестоимости чугуна.

Экономический эффект от использования предложенного состава чугуна составит более 73 тыс. руб.

112 310

СЧ л л о с ъ

С Ъ

ОЪ л

СМ

СО л

Ю

00.

< 4 л оъ <ъ С4 ч. ь л л Ф л л

° %» %

Э

М

l о

I I

Э о ж

I

I оо а ч л л. O о о о

СЧ

D л

00 о с

Ф л л . о о оо со

Ю %- (Ч л л л с о с л ь л о и

О

В о

Ch 1

< 4 л

1 Х л ь л

1 1 1 1 1

l л

Ф ю ..л а о о о

Ю л л. л

О О О D О

МЪ

0 л л о с о л ь а с а с Ъ

el л . л о с о

Э I

3/Ъ

Ю о

ВГ) с

D л о ю

Ю

Ch СЧ

Ю Ф ч СЧ

Ю л

С4 ч л л с Ъ С Ъ с л ф1Ъ с Ъ л

СЧ! o

I о

Се Э

Э L"

3 Q g Qk

»

И !!

Э ю и

Э О жа! ЭО и ихохы о а дж ж ж g p,о о о к » о - и m v

1 !

1 ° ю.! 1

1 M " ..I

I о о

IO К Р

0 Р 4

;ь tt 3

1 1 1 1

1 I 1 1

I 1 I 1 а

D о о ь в л Ю . о î о о а

4 о л.

С Ъ

1 г л о

СЧ а»

Ch

CV в о, 1 ГЪ

3 с л