Марки жаропрочных чугунов, их основные свойства, области применения

 

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.