Чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 19) 01) С 37/06 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССС ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫ ЭОБРЕТЕНИЯТЕЛЬСТВУ ИСАНИЕ АВТОРСН венныхдетал сследователь машиностроеавтоматиибер ство СССР /10, 1983. тво СССР О, 1977.(46) 07.06.88. Бюл. У 2 (71) Всесоюзный научноский институт литейного ния, литейной технологи зации литейного произво (72) И.А.Дибров, Б.М.Гр и С.С.Ткаченко(56) Авторское свидетел В 1090750, кл. С 22 С 3Авторское свидетельс У 644863; кл. С 22 С 37/ пользовано при изготовлении ответстдеталей станков и корпусныхей двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение износостойкости, антизадирных свойств, прочности и стабильностио твердости при температурах до 400 С. Предложенный чугун содержит, мас.3: углерод 3-34; кремний 1,45-1,95; марганец 0,2-1,0; медь 0,6-2,5; олово 0,002-0,05; цинк 0,005-0,05; свинец 0,0005-0,006; хром О, 1-0,71 титан 0,03-0,1; кальций 0,005-0,051 железо остальное. Предложенный чугун может быть использован при изготовлении крупных и мелких ответственных деталей станков и корпусных деталей двигателей внутреннего сгорания. 2 табл.Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам серого чугуна с пластинчатой формой графита, применяемого для ответственных деталей двигателей внутреннего сгорания.Цель изобретения - повьппение износостойкости, антизадирных свойств, прочности и стабильности твердости 10апри температурах до 400 С.Предлагаемый чугун содержит углерод, кремний, марганец, медь, олово, цинк, свинец, хром, титан, кальций и железо при следующем соотношении 15 компонентов, мас.%Углерод 3,0-3,4Кремний 1,45"1,95Марганец 0,2-1,0Медь О, 6-2,5Олово 0,002-0,05Цинк О, 005-0, 05Свинец 0,0005-0,006Хром О, 1-0,7Титан 0,03-0, 125Кальций О, 005-0, 05Железо Остальное 20 Оптимальное содержание в составечугуна хрома, титана и кальция.составляет соответственно 0,1-0,7, 0,03"О, 1, О, 005-0,05 мас . % (составы 2-4) .Содержание хрома в пределах 0,10,7 мас.% способствует повышению износостойкости сплава, его антизадир"ных свойств. Хром ликвирует к границе эвтектического зерна и способствует образованию на границах зеренгетерогенной структуры. Повышениедисперсности перлита способствует истабилизации твердости при повьнпенньм температурах, возникающих в контакте чугун - контртело,Содержание в чугуне хрома менее0,1% влечет за собой снижение показателей износостойкости, прочности,антизадирных свойствСодержание хрома более 0,7 мас.%, в особенностипри низком углеродном эквиваленте,даже в крупных отливках способствуетобразованию отбела и не приводит кдальнейшему повышению свойств чугуна,При повышенном содержании перлитизирующих элементов (медь, олово) содержание хрома выбирается минимальным и наоборот: при повьппенном содержании графитообразующих элементовсодержание хрома в чугуне должнобыть повьппено. Введение титана в пределах 0,03- 0,1 мас.% способствует повышению износостойкости и антизадирных свойств чугуна, а также стабильности твердости, Имея значительный коэффициент микроликвации, титан наряду с хромом способствует образованию гетерогенной структуры, Кроме того, титан способствует через тугоплавкие карбиды и карбонитриды титана (зародьппи) равномерному распределению графита. Дополнительно к этому введение в чугун титана способствует наряду с вве" дением кальция нейтрализации вредного влияния свинца, Содержание титана в чугуне менее 0,03 мас,% не оказывает эффективнсго влияния на свойства чугуна, Содержание титана в чугуне более О,1 мас.% уже не способствует повьппению свойств чугуна, в особенности при повышенном содержании меди, олова и хрома. Повышенное содержание титана при определенных условиях ведет к ухудшению литейных свойств чугуна.Содержание кальция в пределах.0,005-0,03 мас.% способствует повышению прочности, износостойкости и антизадирных свойств чугуна, а также стабилизации твердости при.повышенных температурах. Это связано с оптимизацией формы и распределения графита, Введение кальция способствует получению равномерно-распределенного графита пластинчатой формы, при этом отсутствует междендритная и другие аномальные формы графита; которые могут образовываться в чугуне, особенно при наличии свинца,Введение кальция в чугун, содержащий свинец, необходимо для нейтрализации его вредного влияния.При содержании кальция менее 0,005 мас,% свойства чугуна недостаточно высоки (состав 5)При содержании кальция свьппе 0,03% свойства чугуна уже не повышаются, а часть кальция может переходить в шлак.Необходимость снижения содержания олова в пределах 0,002-0,05 мас.% связана с его дефицитностью. При повьппенном содержании меди олово можно значительно снизить, так как перлитная структура может быть достигнута с помощью менее дефицитного компонента, л.е. меди, Максимальному содержанию меди соответствует минимальное содержание олова и наоборот.3 14При содержании олова мене 0,002 мас.7свойства чугуна недостаточно высоки.Снижение содержания свинца в пре"делах 0,0005-0,006 мас.Ж связано снеобходимостью получения отливок безусадочных дефектов с оптимальной формой графита и с перлитной металлической основой. Содержание свинца менее0,0005 мас.7 трудно достижимо в промышленных условиях, особенно при применении для легирования чугуна вторичных металлов и комплексных сплавов, Содержание свинца более0,006 мас.Х может при определенныхусловиях приводить к образованию аномальной структуры и повышению дефектности отливок. Повышенному количеству свинца должно соответствовать повышенное содержание кальция.Содержание цинка в пределах 0,0050,05 мас.7 связано с необходимостьюоптимизации формы графита в чугуне,Небольшие количества цинка способствуют графитизации чугуна, так какцинк образует соединения с серой икислородом, которые являются зародышами для образования графита пластинчатой формы,Содержание цинка менее 0,005 мас.Хнецелесообразно, так как не оказывает необходимого влияния на графитизацию. Содержание цинка более0,05 мас,Х может способствовать образованию аномальной формы графита.П р и м е р. Чугун выплавляют виндукционной тигельной печи с ем-.костью тигля 30 кг. В качестве ших"товых материалов используют армкожелезо, литейный чугун, ферросплавыи чистые металлы. Для ввода хрома,титана и кальция используют ферро титан Ти 30, ферросиликохром ФСХЗО,и силикокальций СК 15.Содержание,7: титана в ТИЭО 30,хрома в ферросиликохроме 49, кальцияв силикокальции 17.Усвоение при добавках в ковш составляет,7; титана 90, хрома 85,кальция 60.Расход ферросплавов следующий,Х:ферротитан Ти 30 0,1"0,35,ферросиликохром ФСХЗО 0,27-2, силикокальцийСК 15 0,05-0,5,Чугун заливают в песчано-глинистыеформы высотой 400 мм и диаметром30 мм. Температуру заливки поддерживают постоянной в пределах 1350 -1360 О. 01068Чугун модифицируют силикокальцием СК 15, ферротитаном ТИЗО, ферросиликохромом ФСХЗО. Составы чугуновприведены в табл.1.Результаты испытаний чугуна представлены в табл.2.Полученные пробы испытывают наизгиб, а иэ образцов после испытаний 10 готовят образцы диаметром 8 мм и высотой 8 мм для испытаний антизадирных свойств, износостойкости.Твердость чугуна испытывают притемпературах 20 и 400 С.15 Износостойкость чугунов определяют на машине трения ИИАШпри смазке маслом (АС 8) в паре с контртеломиз стали ШХпо схеме: три роликаиэ чугуна - шар из стали.20 Испытания проводят в течение 6 чпри нагрузке 20 кг.Об антиэадирных свойствах судятпо нагрузке заедания, которую определяют на машине трения ИМАШпри 25 трении со смазкой, меняя нагрузкусо ступенью нагружения 7,8 кг.Твердость чугуна определяют при20 и 400 С.Чугун выплавляют в индукционной 30 тигельной печи.Иэ данных табл.2 следует, чтопредлагаемый чугун имеет более высокие износостойкость, антиэадирныесвойства и прочность (составы 2-4), ЗБ в сравнении с известным чугуном(состав 1).Стабильность твердости у предлагаемого чугуна, определяемая по разности твердости при температурах 20 о40 400 С, также вьппе чем у известного.Предлагаемый чугун, в сравнениис известным имеет более высокие показатели износостойкости, прочности,антиэадирных свойств и более стабиль ную твердость при повышенных температурах.Кроме того, предлагаемый чугунобладает повьппенной обрабатываемостьюрезанием, герметичностью, а также б 0 более низкой склонностью к усадке иобразованию усадочной пористостиФормула и э о б р е т е н и яЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, олово, цинк, свинец и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем,что, с целью повышения износостойкости, антиэадирчых свойств,,42 Нагрузка заедания, Н 337,7 14 1452,4 1528,8 О,2,3 54,Твердос лю, НВ,по Бриннеи 20 22 20 235 229 00 С 214 . 27 барочности и стабильности твердостио1 ри температурах до 400 С,он дополнительно содержит хром, титан и кальций при следующем соотношении комПонентов, мас.7:Углерод 3,0-3,4Кремний 1,45-1,95Марганец 0,2-1,0 Прочность на изгиб, кг/мм 41,3 МедьОловоЦинкСвинец .ХромТитанКальцийЖелезо 0,6-2,5 0,002-0,05 0,005-0,05 0,0005-0,006 0,1-0,7 0,03-0,0,005-0,05 Остальное