Чугун

СООЭ СОВЕТСНИХОШМГИУИЕЫаРЕСПУБЛИК А ае а 1 3(50 С 22 С 37 10 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВ ИДЕТЕЛЬСТ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Научно-исследовательскийинститут автотракторных материалови Дизелестроительный заводим. С.М.Кирова(56) 1. Авторское свидетельство СССР9 908903, кл. С 22 С 37/00, 1980.2. Авторское свидетельство СССРВ 773124, кл. С 22 С 37/10, 1979.(54) (57) ЧУГУН, содержащий углеродкремний, марганец, хром, никель,титан, алюминий, кальций, редкоземельные металлы, медь, фосфор и железо, о т л и ч а.ю щ и й с я тем, . что, с целью повышения изотропности твердости и структуры при сохранении обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит серу при следующем соотношении компонентов, мас. Х:Углерод 3,0-3,5 Кремний 1,6-2,3 Марганец 0,4-1,0 Хром 0,1-0,5 Никель 0,1-1,1Титан 0,01-0,08 Алюминий 0,005-0,050 Кальций . 0,005-0,050 Редкоземельныеметаллы 0,005-0,030Медь 0,1-1,0 Фосфор 0,08-0,20 Сера 0,03-0,10 Железо ОстальноеИзобретение относится к черной металлургии, в частности к серому чугуну с пластинчатым графитом пля корпусных деталей двигателя сгорания, например к чугуну для головок и блоков цилиндров дизельного двигателя.Обычно для таких отливок применя-, ют низколегированные чугуны, содержащие хром, никель, титан, медь. Однако в головках и блоках цилиндров из 1 О чугунов такого типа при эксплуатации часто обнаруживают трещины, и одной из главных причин их образования является неоднородность структуры в различных сечениях, Для повышения 15 однородности структуры в чугун вводят дополнительно алюминий, кальций, РЗМ.Известен чугун 11 для головок блоков цилиндров следующего химичес кого состава, мас.7.:Углерод 3,0-3,5Кремний 1,6-2,3Марганец 0,3-1,3Фосфор 0,08-0,2 25 Хром 0,1-0,5Титан 0,01-0,08 Кальций 0,01-0,20 РЗМ 0,005-0,050 Никель 0,1-1,1 30 Алюминий 0,005-0,050 Железо Остальяе Состав чугуна обеспечивает повышенную прочность и однородностьструктуры в отливкахОднако обрабатываемость сложных отливок головок цилиндров дизелей из этого чугуна в условиях массового производства требует улучшения.Наиболее близким к изобретению 40 по технической сущности и достигаемому результату является чугун21 следующего химического состава, мас. 7.:Углерод 3,2-3,8 Кремний 1,7-2,6 45 Марганец 0,3-0,7Хром О, 1-0,3 Никель 0,1-0,5 Титан 0,03-0,10 Алюминий 0,1-0,5 50 Капьций 0,01-0,10 Иттрий 0,02-0, 10 Медь 0,1-0,5 Фосфор 0,05-0,40 Молибден 0,1-0,5 55 Железо Остальное Данный чугун обладает низкой изотропностью твердости н структуры,обрабатываекостью резанием, относится к высокопрочным чугунам с компактной формой графита. Кроме того, данный чугун имеет повышенную склонностьк образованию усадочных дефектов,Целью изобретения является повышение изотропности твердости и структуры при сохранении обрабатываемостирезанием.Данная цель достигается тем, чточугун, содержащий углерод, кремний,марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, редкоземельные металлы, медь, фосфор и железо, дополнительно содержит серу при следующемсоотношении компонентов, в мас. 7:Углерод 3,0-3,5Кремний 1,6-2,3Марганец 0,4-1,0Хром О, 1-0,5Никель 0,1-1, 1Титан 0,01-0,08Алюминий 0,005-0,050Кальций 0,005-0,050Редкоземельныеметаллы 0,005-0,030Медь 0,1-1,0Фосфор 0,08-0,20Сера 0,03-0,10Железо ОстальноеВведение в чугун 0,03-0,103серы обеспечивает получение в структуре чугуна среднепластинчатого иотсутствие низкоохлажденного точечного и розеточного графита, посколькусера в таких количествах резкоусиливает эффективность действия модификаторов, вводимых в чугун призаполнении ковша и содержащих кальцийи церий.Снижсние содержания серы ниже0,037 резко ухудшает эффект модифицирования чугуна и делает структуручугуна менее однородной,Увеличение содержания серы свыше0,17. приводит к повышению склонностичугуна к отбелу и также ухудшает эффект модифицирования, Медь обеспечивает получение более однороднойструктуры перлита. Лри содержании меди вьппе 17 она начинает ликвировать,и перлит имеет неравномерную микротвердость, в результате чего ухудшается обрабатываемость.Такое изменение структуры чугуна,связанное с вводом в чугун серы и меди, улучшает обрабатываемость от- ливокАлюминий добавляется в высокопрочный чугун как раскислитель ив количестве 0,1-0,5 улучшает обрабатываемость. Однако по изобретениюсодержание алюминия ограничено 0,0050,050 , так как при его содержаниисвьппе 0,05% возрастает склонность,чугуна в отливках к газо-усадочнымдефектам.В таблице представлены известные 10составы чугунов и по изобретениюи распределение твердости и микроструктуры в сечениях отливок 5, 10и 30 мм.Исследования обрабатываемости 15втулок иэ опытных чугунов проводились методом наружного точения наспециальном токарном полуавтоматемодели 1 Н 713 режущим инструментом,оснащенным четырехгранной пластинкой 20твердого сплава ВК 6 с размерами12,7 х 12,7 мм ГОСТ 19049-80 на следующих режимах резания:Число оборотов шпинделя, об/мин 174 25Скорость резания,м/мин 58Подача, мм/об 0,5Глубина резания, мм 5Время обработки, мин 0,78 ЗоВ качестве критерия затупленияинструмента была принята фаска износа по задней поверхности, равная0,8 мм.35Стойкость режущего инструмента выводилась как средняя вели- - чина стойкости (в деталях) 5 резцов с износом по задней лов ер хиос ти О, 8 мм.40 Средняя стойкость резцов для чугунов У 1, 2, 3, 4 составила 18, 24, 24, 22 детали соответственно. Результаты исследований показывают, что стойкость инструмента приобработке чугунов 9 2, 3, 4 в 1,51,8 раза вьппе, чем у чугуна В 1.Предлагаемый чугун имеет пределпрочности на изгиб 50,7-52 кг/мм .Учитывая, что чугун имеет высокуюпрочность, квазиизотропность, егоприменение целесообразно для корпусных деталей двигателя.Плавка чугунов проводилась в индукционной печи емкостью тигля 30 кг.В качестве шихтовых материаловприменяли литейный чугун ЛКЗ, стальной лом, ферросплавы, металлическиймарганец. Чугуны модифицировались0,3 . ферросилиция ФС 75, а также лига"турами СЦЕМИШ, СИИТМИШпроизводства Ключевского завода ферросплавов.Добавки лигатур с РЗМ проводили вковш перед разливкой металла. Температура перегрева составляла 14501480 С, а температура заливки 13801360 С.Чугун заливали в песчаные формы,и иэ одного ковша получали отливкиО 30, 9 10, 9 5 мм,Из отливок вырезали образцы дляизмерения твердости и контроля микроструктуры. Твердость измеряли на приборах Бринель и Роквелл, а микро"структуру исследовали с помощью микроскопа МИМпо ГОСТ 3443-77.Данные по химическому составу чугунов, микроструктуре, твердостив различных сечениях занесены в таблицу.Из данных таблицы следует, чтоизотропность твердости и микроструктуры у предполагаемого чугуна в1,5 раза вьппе, чем у известного.Экономическая эффективность использования данного чугуна составля.ет не менее 100 тыс. руб.