Марки и химический состав жаростойких чугунов приведены в ГОСТ 7769-82.
Высоконикелевые чугуны, обладают высокой жаропрочностью, немагнитностью, износостойкостью, являются также и коррозионностойкими. В приложении № 1 ГОСТ 7769 – 82 указано, что чугуны марок ЧН15Д3Ш и ЧН15Д7 имеют высокую коррозионную стойкость в щелочах, слабых растворах кислот, серной кислоте любой концентрации при температуре выше 50 °С, в морской воде, в среде перегретого пара, хотя табл. 1 стандарта не классифицирует их как коррозионностойкие.
Чугуны марок ЧН19Х3Ш и ЧН11Г7Ш прежде всего – жаропрочные, но имеют высокую коррозионную стойкость в щелочах, слабых растворах кислот, серной кислоте любой концентрации при температуре 50 °С, морской воде, в среде перегретого пара. В табл. 4.2 приведены свойства чугунов согласно ГОСТ 7769 – 82.
Чугун марки ЧН11ГШ содержит, наряду с никелем, марганец, в его структуре имеются включения карбидов марганца. Чугун марки ЧН19ХЗШ, легирован хромом, вего структуре тем больше легированного цементита, чем выше содержание хрома.
Данные о механических свойствах высоконикелевых чугунов при повышенной температуре приведены в табл.4.3, 4.4. Все марки чугуна имеют достаточно высокую прочность (не ниже 370 МПа) и высокое относительное удлинение (7 - 25 %) при твердости не более НВ 200.
Таблица 4.1
Химический состав никелевых чугунов
Марка чугуна | Содержание элементов, % | |||||||
С | Si | Mn | Cr | Ni | Cu | S | P | |
ЧН15Д3Ш | 2,5- 3,0 | 1,4-3,0 | 0,5-1,6 | 0,6-1,0 | 14-16 | 3,0-3,5 | ≤0,08 | ≤0,03 |
ЧН11Г7Ш | 2,3-3,0 | 1,8-2,5 | 5,0-8,0 | 1,5-2,5 | 10-12 | - | ≤0,08 | ≤0,08 |
ЧН19Х3Ш | 2,3-3,0 | 1,8-2,5 | 1,0-1,6 | 1,5-2,5 | 18-20 | - | ≤0,08 | ≤0,1 |
ЧН15Д7 | 2,2-3,0 | 2,0-2,7 | 0,5-1,6 | 1,5-3,0 | 14-16 | 5,0-8,0 | ≤0,10 | ≤0,3 |
Таблица 4.2
Механические свойства никелевых чугунов
Марка чугуна | σВ | σизг | δ, % | НВ |
МПа, не менее | ||||
ЧН15Д3Ш | - | 120-255 | ||
ЧН11Г7Ш | - | 120-250 | ||
ЧН19Х3Ш | - | 120-250 | ||
ЧН15Д7 | 120-297 |
Таблица 4.3.
Удельная прочность (σДЛ) и скорость ползучести жаропрочных чугунов
Марка чугуна | σДЛ, МПа, при 600 0С, 1000 часов до работы разрушения | Скорость ползучести, %/ч, при напряжении 30 МПа |
ЧН19Х3Ш | 1,0• 10-4 | |
ЧН11Г7Ш | 1,8• 10-4 |
Физические свойства. Коэффициент линейного расширения аустенитных никелевых чугунов наиболее существенно зависит от содержанияникеля. Чугун с 20 % Ni имеет a = (17 - 19) • 10-6. При дальнейшем повышении Ni, легировании Мn и Сr коэффициент снижается до a = 12,5 • 10-6. При 35% Ni a = (1,5 – 2,5) • 10-6, т. е. снижается.
Таблица 4.4
Механические свойства жаропрочных чугунов при 600 0С
Марка чугуна | σВ, МПа | σ0,2, МПа | δ, % | КС, Дж/см2 | Е, ГПа |
ЧН19Х3Ш | 2,0 | 2,0 | |||
ЧН11Г7Ш | 10,0 | 2,0 |
Удельная теплоемкость высоконикелевых чугунов составляет 0,11 - 0,2 кДж/(кг*К).
Плотность высоконикелевых чугунов находится в пределах
(7,4 - 7,8) • 103 кг/м3.
Магнитные свойства. Аустенитные высоконикелевые чугуны являются немагнитными при низком (менее 2 %) содержании хрома.
Жаропрочность характеризуется скоростью ползучести и пределом длительной прочности, данные о которых приведены в табл. 4.3.
В табл. 4.5 представлены условия работы и область применения данных чугунов.
Таблица 4.5
Применение высоконикелевых чугунов по ГОСТ 7769-82
Марка чугуна | Условие работы | Область применения |
ЧН15Д3Ш ЧН15Д7 | Высокая коррозионная и эрозионная стойкость в щелочах, слабых растворах кислот, серной кислоте любой концентрации при температуре более 50 0С, в морской воде, в среде перегретого пара | Насосы, вентили, другие детали нефтедобывающей, химической и нефтеперерабатывающей промышленности и арматуростроении; вставки гильз цилиндров, головки поршней, седла и направляющие втулки клапанов, выхлопные коллекторы двигателей внутреннего сгорания |
ЧН19Х3Ш ЧН11Г7Ш | Жаропрочность до 600 0С. Высокая коррозионная и эрозионная стойкость в щелочах, слабых растворах кислот, серной кислоте любой концентрации при температуре более 600 0С, в морской воде, в среде перегретого пара. | Выпускные коллекторы, клапанные направляющие, корпусы турбонагнетателей газовых турбин, головки поршней, корпусы насосов. |