Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/00 

1 Изобретение относится к металлу гии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления дета лей, работающих в растворах уксусной кислоты, например вентили, нас и т.д. Известен чугун Ij, содержащий, мае. %: Углерод3,0-3,4 Кремний1,6-2,2 Сера0,1-0,2 0,005-0,040 Марганец 0,15-0,20 Сурьма 0,15-0,45 Ванадий Остальное Железо Известный чугун имеет удовлетво рительные механические свойства, нако в растворах уксусной кислоты низкую коррозионную стойкость. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достига мому результату является чугун 2j следующего химического состава, м Углерод1,7-3,8 Кремний0,01-2,50 Марганец 0,01-1,00 Сурьма0,001-0,050 Ванадий 0,001-1,000 . Титан0,01-0,15 Бор0,01-0,10 Хром0,01-2,00 МедьЛо 0,2 Алюминий 0,01-0,10 Молибден 0,01-2,00 Железо Остальное Указанный чугун имеет недостат ную коррозионную стойкость в раст рах уксусной кислоты. Целью изобретения является пов шение коррозионной стойкости чугу в растворах уксусной кислоты и сн жение себестоимости. Указанная цель достигается тем что чугун, содержащий углерод, кр ний, марганец, в кадий, титан, бо сурьму и железо, дополнительно со жит фосфор при следующем соотнош нии компонентов, мас.%: 3,0-3,4, Углерод 1,6-2,3 Кремний 0,005-0,040 Марганец 0,15-0,45 Ванадий 0,1-0,5 0,08-0,25 0,08-0,15 Сурьма 0,1-0,6 Фосфор Остальное Железо Примеси: сера не более 0,02 ма 02 Коррозионная 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 коррозионной стойкостью. Равномерное расположение эвтектики в структуре является барьером, препятствующим увеличению скорости коррозии. Увеличение количества фосфора свьпяе 0,6% 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, присутствуюодами в составе чугуна по прототипу. Уменьшение количества дефицитных легирующих 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 (0,08%), ванадия (0,15%), фосфора (0,1%), титана (0,1%), бора (0,08%) обеспечивает повыщение коррозионной стойкости чугуна при минимальной степени легирования металлической матрицы. Увеличение концентрации марганца более 0,04% приводит к образованию феррита вокруг включений графита. Повьш1ение содержания сурьмы, ванадия и бора CBbmie 0,15, 0,45 и 0,25% соответственно вызывает кристаллизацию чугуна по метастабильной диаграмме и значительно ухудшает обрабатываемость материала. Увеличение концентрации фосфора свьппе 0,6% и титана свьщ1е 0,5% незначительно повьпиает коррозионную стойкость чугуна, а за счет удорожания материала экономически не целесообразно.

3 .

Оптимальный состав чугуна предлагаемого состава следующий, %: углерод 3,2; кремний 1,8, марганец 0,02; сурьма 0,11, ваналий 0,30, фосфор 0,35; титан 0,3 бйр 0,16.

Пример. Для изучения структуры и свойств предложенного материала были выплавлен1| сплавы чугунов с различным содержанием ингредиентов, а также известный чугун.

Технология получения сплава предлагаемого состава заключается в расплавлении высокоуглеродистьк окатышей, ввод в расплав ферросплавов кремния (75% S1), ванадия (45% V ), титана 45% И), фосфора (13% Р) и кристаллической сурьмы.

Расчет шихты осуществляется с учетом усвоения кремния, сурьмы и

213104

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

Испытания на коррозионную .стойкость проводили в 10%-ном растворе 5 уксусной кислоты, коррозия оценивалась весовым методом.

Химические составы известного и предложенного чугуна, их свойства и себестоимость приведены в таблице. 10 Как видно из табли1у 1, дополнительный ввод фосфора в состав чугуна и изменения в нем содержания легирующих компонентов обеспечивает повышение коррозионной стойкости в раст15 воре уксусной кислоты в 1,17-1,45 раза при одновременном снижении себестоимости чугуна.

Экономический эффект от использования предложенного состава чугуна 20 составит более 73 тыс. руб.

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