Серый чугун

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам серыхчугунов, используемых в машиностроении для изготовления деталей, работающих в процессе нагружения при разного рода вибрациях, например для изготовления держателей режущего инструмента,Целью изобретения является повышение демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб.П р и м е р, Выплавку предлагаемого чугуна ведут в индукционной пе"чи ИСТО 6 на шихте, состоящей из чушковых чугунов и стального лома. Врасплав чугуна вводят легирующиеэлементы: медь, феррофосфор и свинец,Расплав перегревают до 1500 С, выдерживают 10 мин и выпускают в разливочный ковш, куда предварительно введен цирконий в виде лигатуры и силикобарий. Заливку чугуна в разовыеформы производят при 360-1420 С.Одновременно с предлагаемым чугуномполучают и опробируют состав известного чугуна.Химический состав пчавок предлагаемого и известного чугунов приведен в табл.1,Оптимальное содержание компонентов чугуна предлагаемого состававыбрано, исходя из следующих соображений .Содержание углерода и кремния менее их нижнего предела приводит куменьшению величины углеродного эквивалента, а следовательно, изменениюструктуры в литом состоянии и уменьшению размеров включений графитапластинчатой формы; повышение вышеверхнего предела резко снижает. прочность на изгиб и демпфирующую способность чугуна, т.е, его способностьгасить колебания; в частности, режущего инструмента в процессе механической обработки. Колебания ведут кповышенному расходу режущего инструмента.Введение марганца меньше нижнего граничного значения не оказывает необходимого влияния на прочностные свойства чугуна, а более верхнего граничного значения ведет к повьшению твердости, что также отрицательно сказывается на демпфирующей способности чугуна,Присадка фосфора способствует увеличению жидкотекучести, обеспечиваю 15 20, вок30 55 35 40 45 50 щей получение высококачествениых отливок при заливке в формы, полученные способом точного литья. Введение фосфора в предлага мом интервале приводит к образованию мелкодисперсных включений фосфидной эв-. тектики, включения которой служат до полнительными центрами поглощенияэнергии колебаний, Введение фосфораменее нижнего предела не обеспечивает требуемой жидкотекучести чугунаи практически не оказывает влиянияна демпфирующую способность. Присадка фосфора более верхнего пределаприводит к образованию больших выделений фосфидной эвтектики,что отрицательно сказывается на прочности приизгибе,и увеличению пористости отлиЛегирование чугуна медью приводит к повышению прочностных свойств за счет образования твердого раствора внедрения, Содержание меди в количестве, меньшем нижнего предела, неоказывает влияния на свойства чугунаа вьппе верхнего ведет к увеличению содержания перлита в металлической основе, что отрицательно сказывается на демпфирующей способности. Введение свинца, кроме положительного влияния на обрабатываемость, как показывает эксперимент, оказывает существенное влияние на формирование включений графита пластинчатой Формы. Воздействуя на расплав чугуна, свинец ведет к увеличению количества включений графита при эвтектической кристаллизации, ограничивая их рост, а следовательно, и максимальные размеры, Такое воздействие особенно важно при большом углеродном эквиваленте, а это, в свою очередь, приводит к увеличению демпфирующей способности чугуна и его износостойкости и в итоге износостойкости режущего инструмента. Особенно сильное воздействие на кристаллизацию и, следовательно, формирование включе. ний графита в сером чугуне оказывает комплексное легирование чугуна свинцом и цирконием. С достаточной степенью вероятности можно предположить, что при затвердевании отливки созда. ются такие условия, которые существенно влияют на величину внутреннего трения, т.е. в достаточной степениуменьшают амплитуду свободных упру1266892 35 Таблица 1 сплав Содержание ингредиентов, мас.Е Ег Ва Мп Р Си РЬ,4 3 0,15 0,1 О,4 0,25 0,25 О0005 0,0 ,001 0,0 2,7 0 4 О,3,40 0,1 0,2 05 0,04 гих колебаний, возникающих в материале.Присадка каждого из указанных ингредиентов менее нижнего граничного значения практически не влияет на формирование структуры и свойства предлагаемого чугуна. При содержании свинца и циркония выше верхнего граничного значения увеличивается степень перлитизации и измельчаются включения графита. Кроме того, цирконий увеличивает дисперсность перлита и твердость, а это существенно снижает величину демпфирующей способности.Влияние бария заключается в воздействии на кристаллизацию расплава - формирование и увеличение размеров включений графита. Это связано с тем, что барий расширяет интервал эвтектической кристаллизации, а следовательно, способствует росту включений графита, уменьшая тем самым содержание углерода в металлической основе. Такое воздействие формирует Ферритную металлическую основу, что,по-видимому, является одним из основных условий повышения демпфирующей способности.Введение бария меньше нижнего предела не оказывает существенного влияния на процесс кристаллизации и Формирование структуры чугуна, а выше верхнего предела его вводить нецелесообразно, поскольку свойства чугуна не улучшаются.Предлагаемый состав серого чугуна имеет оптимальную величину углеродного эквивалента (СЕ 4,4-5,2 Е).Образцы каждой из исследуемых плавок опробованы в литом состоянии по известным методикам, и результаты Физико-механических испытаний представлены в табл.2,Оптимальную структуру серого чугуна получают в результате влияния легирующих и модифицирующих компонентов на природу различных фаз упомянутого серого чугунаИспытания на демпфирующую способность предлагаемого и известного чугуна проводят на эластомере форстера. О результатах судят по кривой 1 О уменьшения амплитуды свободных колебаний. Результаты испытаний показывают,что комплексное легирование серого 15 чугуна 4 крфором, цирконием и бариемобеспечивает получение в витом состоянии оптимальной структуры металлической основы с включениями графита длиной 60-200 мкм. В результате 20 резко возрастает демпфирующая способность серого чугуна. Кроме того,чугун обладает высокой прочностьюна изгиб. формула изобретения Серый чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, медь, свинец и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, 30что, с целью повышения демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб, он дополнительно содержит фосфор, барий и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.7:углерод 3,5-4,0Кремний 2,4 - 3,0Марганец 0,4-0,9Медь 0,1 - 0,4Свинец 0,01-0,2фосфор 0,25-0,440 Барий 0,03-0,05Цирконий 0,001-0,01 Железо Остальное1266892 бПродолжение табл. 1 Содержание ингредиентов, мас.Х Сплав С 81 Ип Р Сц РЪ 2 й Ва БЕ 2 п Ре 4 фО ЗФО Оэ 9 Оэ 35 Оф 4 Ою 10 Ою 01 Оэ 05 4,0 3,3 1,2 0,5 0,4 0,20 0,015 0,06 и Таблица 2 Структура в литом сос- тоянии Углеродный эквиПроч. ность Сплав валент, Х Длина вклюПерлит, 7 Феррит, 7 Известный 600 239 0,8 0,93 Предла 209гаемый,656 170 55 45 60-150 4,5 2,5 70 30 90-170 3,4 632 160 615 150 450 185 80 20 95-200 5,2 50 50 120-250 5,54 4,0 1,5 Составитель Н.ШепитькоТехред А.Кравчук Редактор И.Рыбченко Корректор М. Самборскаяь Заказ 5727/21 Тираж 567 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4ф на изгибвизг ФМПа Твердостьпо Ври.неллюНВ Демпфирующаяспособность,0110ченияграфита,мкм 95 40-80 4,1 85 40-95 4,1