Чугун

кремния меньше 1,8% в чугуне появляется отбел и возможно появление трецин и утяжин. При увеличении со-держания кремния больше 2,67 графи товые включения имеют большие размеры, в металлической матрице появляется Феррит, что приводит к образованию вокруг графитных включений ферритной оторочки и снижению проч ностных свойств, особенно ударноусталостной прочности.Марганец в чугуне способствует перлитиэации металлической матрицы. Его оптимальное содержание находится в пределах 0,6-1,1 . Если содержание марганца меньше 0,67, то в микрострук" туре чугуна появляется Феррит и снижаются прочностные свойства, а если его содержание больше 1,17, то появляется структурно-свободный цементит и снижается ударно-усталостная прочность чугуна.Алюминий вводится .в состав чугуна как сильный модификатор. Его действие как модификатора начинает проявляться при содержании 0,017 и больше. При увеличении содержания алюминия больше 0,27. наблюдается появление пленок окиси алюминия, что приводит ЗО к снижению прочностных свойств.Ввод в состав чугуна меди способствует увеличению жидкотекучести металла и перлитизирует металлическую матрицу чугуна. Ее положительное 35 влияние на жидкотекучесть, микроструктуру и свойства чугуна проявляется при содержании меди в чугуне в количествах 0,057 и больше. При увеличении содержания меди больше 0,87 40 дальнейшее повышение жидкотекучести и свойств чугуна проходит значительно медленней.Хром вводится в состав чугуна с целью перлитиэации микроструктуры и повышения дисперсности перлита, Положительное влияние хрома как перлитизатора начинает проявляться приего содержании в чугуне в количествах 0,027 и больше, При увеличении 50содержания хрома больше 0,45% в микроструктуре чугуна появляется структурно-свободный цементит и снижаются прочностные свойства.Ввод в состав чугуна титана в ко личествах 0,01-0,2% приводит к усилению действия модификаторов и уменьшению размеров, к улучшению формы графитовых включении. Положительное влияние титана на микроструктуту и свойства чугуна начинает проявляться при содержании титана в количествах 0,017 и больше, Увеличение содержания титана больше 0,27. не приводит к дальнейшему улучшению микроструктуры и повышению свойств чугуна.Ваннадий вводится в состав чугуна как сильный перлитизатор, повышаюший дисперсность перлита и соответственно увеличиваюший ударно-усталостную прочность чугуна. Оптимальное содержание ванадия в чугуне данного состава должно находиться в предепах 0,005-0,157. Положительное влияние ванадия на перлитизацию микроструктуры начинает проявляться при его содержании в чугуне в колич ествах О, 0057 и больше, При увеличении содержания ванадия больше 0,157 в микроструктуре чугуна появляются структурно-свободный пементит, снижается ударно-усталостная прочность чугуна, повышается уровень остаточных напряжений и снижается геометрическая и размерная точность отливок.Азот является сильным перлитизатором, способствуюшим значительному повышению прочностных свойств чугуна. Заметное улучшение прочностных свойств чугуна наблюдается при содернии в нем 0,0087 азота и больше.При содержании в чугуне больше .0,0457 азота в отливках появляются газовые раковины, вызванные выделением азота в процессе эатвердевания чугуна, что приводит к браку отливок.Ввод в состав чугуна никеля и кобальта способствует повышению прочностных свойств металлической матрицы микроструктуры чугуна и уменьшению влияния на них повышения скорости охлаждения, выравнивает прочностные свойства чугуна в тонких и толстых сечениях отливок, снижает уровень остаточных напряжений и повышает размерную и геометрическую точность отливок, Это объсняется положительнымвлиянием атомов никеля на повышение прочностных связей в решетке желеэоуглеродистых сплавов и уменьшением влияния на процесс графитиэации этих сплавов скорости охлаждения, Оптимальное содержание никеля в чугуне данного состава должно находиться в пределах 0,05-0,35%. Повышение свойств чугуна5 1602 начинает проявляться при содержании в металле никеля в количествах 0,057 и больше. При увеличеьми содержания никеля больше 0,35 Е его положительное влияние на повышение прочностных и эксплуатационных свойств чугуна проявляется слабее и становится экономически невыгодным,Кобальт влияет на свойства чугуна 10 аналогично никелю . Так как он является сопутствующим никель элементом, его содержание в чугуне определяется содержанием никеля. Его положительное влияние на свойства чугуна начи нает проявляться при его вводе в чугун в количествах 0,0083 и больше. При достижении в чугуне 0,06 Е кобальта наблюдается максимальное повышение прочностных свойств чугуна и 20 при дальнейшем увеличении содержания кобальта наблюдается незначительный рост прочностных свойств чугуна.Ввод в состав чугуна элементов из группы, содержащей кальций, барий и 25 стронций, которые являются сильными модификаторами, способствует улучшению формы и уменьшению размеров графитовых включений. Совместно с никелем и кобальтом они способствуют полу чению оптимальной микроструктуры чугуна, обеспечивающей повьшение прочностных свойств, особенно ударноусталостной прочности, снижение уровня остаточных напряжений и повышение геометрической и размерной точности корпусных деталей, Это объсняется тем, что при вводе в чугун никеля и кобальта и элемента иэ группы, содержащей кальций, барий и стронций, при их 40 соотношении 1:(0,15-0,20) способствует выравниванию микроструктуры и свойств чугуна в тонких и толстых сечениях при общем повышении его прочностных свойств. 45 Оптимальное содержание кальция, бария и стронция в чугуне должно находиться в пределах 0,01-0,087 Если содержание этих элементов меньше 50 0,01 Е, то не наблюдается заметного их влияния на мик.оструктуру и свойства 880 6чугуна. Получаемый графит имеет форму длинных пластин и расположен в виде розеток, что снижает прочностьсвойства чугуна. При увеличении со-, держания этих элементов-больше 0,067., положительное их влияние на повыше ние свойств чугуна уменьшается и становится экономически невыгодным.Железо составляет основу чугуна. Исследование свойств чугуна-прототипа и чугуна предлагаемого состава проводили на опытных отливках.Химический состав и свойства испытуемых чугунов приведен в табл. и 2.Как следует из данных табл.2, дополнительный ввод в состав предлагаемого чугуна Тд, Со, а также в виде Ва и Яг позволил повысить предел прочности 6 е, в 1,16-1,27 раза; НВ в1,13-1,31 раза, ударно-усталостную прочность в ,21-1,34.Формула и з обр ет енияЧугун,содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий, медь, хром, ванадий, никель, азот, один элемент из группы, содержащей кальций, и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения механических свойств он доголнительно содержит титан, кобальт, а группа дополнительно содержит барий и стронций при следующем соотношении компонентов, мас.Е:Углер од 3,1-3,6Кремний 1,8-2,6Марганец 0,6-1,1Алюминий 0,01-0,2Медь 0,05-0,8Хром 0,02-0,45Ванадий 0,005-0,15Никель 0,05-0,3Азот 0,003-0,045Титан 0,01-0,2Кобальт 0,008-0,06Один элемент изгруппы, содержащей кальций, барийи стронцийЖелезоКомпонент ПредлагаемыйТ 1 Известный 1 2 3 4 5 3,381,740,380,420,0240,17 0,090,0100,46 0,02 0,03 0,08Остальное Остальное Остальное Таблица 2 Свойства Чугун состава Предлагаемый Лввест г 1 1 / 3а5Предел прочности при растявении,нна Молль упругости, О , МПа 26-265 239-250 236-248 249-258 243-251 1360-400 1270-1310 1 250-1290 1320- 360 1 280"1320Твердость, МПа1850-1870 Составитель Н. КосторнойРедактор М. Киштулинец Техред М,Дндык Корректор А.Осауленко Тираж 487 Заказ 3361 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж,. Раушская наб., д. 4/5