Коррозионно-стойкие чугуны

Высокой коррозионной стойкостью при температуре до 200 °С и воздействии концентрированных кислот, растворов щелочей и солей, кроме фтористоводородной кислоты и фтористых соединений, обладают ферросилиды марок ЧС13, ЧС15 и ЧС17.

Опыт изготовления из этих сплавов простых по конфигурации деталей центробежных и поршневых насосов, компрессоров и трубопроводной арматуры, а также деталей трубопроводов для перекачки агрессивных сред и теплообменников и использования их на химических предприятиях показывает, что ферросилиды являются эффективными конструкционными материалами. Особо высокой коррозионной стойкостью в серной, соляной и азотной кислотах, водных растворах щелочей и солей при местных перепадах температур в теле литых деталей до 30 °С, при отсутствии динамических и пульсирующих нагрузок обладают легированные молибденом ферросилиды марок ЧС15М4 и ЧС17МЗ.

Детали из ферросилида в ряде случаев обладают более высокой коррозионной стойкостью, чем чугуны марок ЧН20Д2ХШ и ЧН19ХЗШ, используемые в нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности и для изготовления немагнитных деталей.

Ферросилиды и другие высококремистые сплавы железа в литом состоянии отличаются высокой коррозионной стойкостью, но имеют низкие показатели временного сопротивления и пластичности. Низкая вязкость допускает применение ферросилида, содержащего 0,5…1,5 % углерода, 12…18 % кремния и 0,3…1,5 % марганца, лишь в тех случаях, когда отливки подвергаются только статическим нагрузкам. Ударная вязкость ферросилидов снижается с повышением содержания в отливках кремния, в частности с 0,055 Дж/мм² при 10 % кремния и до 0,02 Дж/мм² при 15 % кремния.

В отливках из нелегированных ферросилидов отмечается большое количество силицидов железа (Fe₃Si₂), являющихся хрупкими составляющими структуры. Линейная усадка сплавов колебалась от 1,7 до 2,3 %. Могут иметь место газовая пористость и газовые раковины. Форма графита — преимущественно пластинчатая. Плотность отливок – 6500…7000 кг/м³. Структура, полученная после модифицирования такого расплава 0,02…0,08 % магния или РЗМ, измельчается, а графит приобретает сфероидизированную форму. Дополнительная присадка молибдена, никеля и сурьмы в количестве 0,2… 1,2 % упрочняет матрицу, благоприятно влияет на форму силицидов, увеличивает плотность сплава и способствует повышению пластичности сплавов в отливках. При комплексном модифицировании ферросилидов хромом и сурьмой (в количестве 0,78 и 0,12 % соответственно), молибденом и бором, титаном и медью в структуре обнаруживаются сложные карбиды, обеспечивающие повышение эксплуатационной стойкости в условиях гидроабразивного изнашивания. Изменение формы хрупкой фазы — силицидов и связывание их в компактные сложные карбиды повышают механические характеристики чугуна: временное сопротивление, пластичность, твердость и износостойкость. Установлена также высокая коррозионная стойкость ферросилидов с компактными сложными карбидами, которую они проявляют в сильноагрессивных жидких средах.

Поскольку для ряда областей техники не разработаны конструкционные материалы, которые успешно могут заменить ферросилид, использование комплексного модифицирования может быть рекомендовано в качестве меры, обеспечивающей на 30…50 % повышение прочностных и пластических свойств. После длительной выдержки легированного ферросилида в 23…37 %-ном растворе соляной кислоты скорость коррозии составляет 0,12…4,30 г/м² в сутки, в то время как скорость коррозии нелегированного ферросилида в таких средах составляет 5,16…8,42 г/м².

Повышение структурной однородности ферросилидов, содержащих 12 — 17 % кремния, в результате получения компактных сложных карбидов и сферодизированного графита в литых изделиях — эффективный способ увеличения гидроабразивной и коррозионной стойкости рабочих колес, улиток, крыльчаток и других массовых деталей насосов, используемых в химической промышленности.

Можно предположить, что упрочение и повышение износостойкости этого сплава связаны с легированием твердого раствора — кремнистого феррита, измельчением структурных составляющих и изменением характера выделений графита.

В стандартных сплавах ферросилида кремнистый феррит имеет микротвердость 6150…6210 МПа, а при использовании комплексного легирования молибденом, медью и никелем микротвердость феррита повышается до 7270…8390 МПа. При этом значительно повышается стойкость отливок в условиях газоабразивного износа и в агрессивных средах.

Сплавы, легированные 2,7…3,5 % никеля и 0,7…1,3 % молибдена, имеют высокую стойкость в газоабразивных средах с температурой 550 — 800 °С, а коррозионная стойкость сплава С15НЗМД в контрольных агрессивных средах соответствовала 4-6-му баллу по ГОСТ 13819-68. Высокую коррозионную стойкость этого сплава можно объяснить повышенной плотностью, измельченным литым зерном и мелкодисперсными включениями графита.

В таблице приведены данные о физико-механических и эксплуатационных свойствах легированных ферросилидов, рекомендованных для износостойких и коррозионно-стойких отливок. Недостатком этих сплавов является низкая динамическая прочность, поэтому для повышения надежности отливок может быть использовано армирование. Для арматуры используют стали, которые хорошо силицируются.

Физико-механические свойства ферросилидов (кремнистых чугунов)

Вам также могут быть интересны статьи:

Коррозионно-стойкие и износостойкие материалы Коррозионно-стойкие и жаростойкие стали и сплавы Антифрикционные чугуны для сложнонапряженных литых деталей цилиндропоршневой группы двигателей Комплексно-легированные износостойкие чугуны Нанесение износостойких коррозионно-стойких покрытий на литые детали машин, механизмов и технологической оснастки Легированные чугуны

(Пока оценок нет)

Загрузка...