SU1116086A1 - Чугун - Google Patents

Abstract

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, редкоземельные металлы, медь, ,фосфор и железо , отлича.ющийс  тем, что, с целью повьппени  изотропности твердости и структуры при сохранении обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит серу при следующем соотношении компонентов, мае. %: (Л с

Description

Э)

э

ЭО

Эд

Изобретение относитс  к черной металлургии, в частности к серому чугуну с пластинчатым графитом дл  корпусных деталей двигател  сгорани  например к чугуну дл  головок и блоков инпиндров дизельного двигател .

Обычно дл  таких отливок примен ют низколегированные чугуны, содержащие хром, никель, титан, медь. Однако в головках и блоках цилиндров из чугунов такого типа при эксплуатации часто обнаруживают трещины, и одной из главных причин их образовани   вл етс  неоднородность структуры в различных сечени х. Дл  повышени  однородности структуры в чугун ввод т дополнительно алюминий, кальций, РЗМ.

Известен чугун fij дл  головок блоков цилиндров следующего химического состава, мас.%: 3,0-3,5 Углерод 1,6-2,3 Кремний 0,3-1,3 Марганец 0,08-0,2 Фосфор 0,1-0,5 0,01-0,08 0,01-0,20 Кальций 0,005-0,050 0,1-1,1 Никель 0,005-0,050 Алюминий Остальи е Железо Состав чугуна обеспечивает повы шенную прочность и однородность структуры в отливках. Однако обраб тываемость сложных отливок головок цилиндров дизелей из этого чугуна в услови х массового производства требует улучшени . Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае му результату  вл етс  чугун 2 с дующего химического состава, мае. Углерод 3,2-3,8 1,7-2,6 Кремний 0,3-0,7 Марганец 0,1-0,3 Никель 0,1-0,5 0,03-0,10 Алюминий 0,1-0,5 Кальций 0,01-0,10 Иттрий 0,02-0,10 0,1-0,5 Фосфор 0,05-0,40 Молибден 0,1-0,5 Железо Остальное Данный чугун обладает низкой из тропностью твердости и структуры.

обрабатываег.остью резанием, относитс  к высокопрочным чугунам с компактной формой графита. Кроме того, данный чугун имеет повьщ1енную склонность к образованию усадочньк дефектов.

Целью изобретени   вл етс  повышение изотропности твердости и структуры при сохранении обрабатываемости резанием.

Данна  цель достигаетс  тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий , кальций, редкоземельные металлы , медь, фосфор и железо, дополниВведение в чугун 0,03-0,10% серы обеспечивает получение в структуре чугуна среднепластинчатого и отсутствие низкоохлажденного точечного и розеточного графита, поскольку сера в таких количествах резко усиливает эффективность действи  модификаторов , вводимых в чугун при заполнении ковша и содержащих кальций и церий. . Снижение содержани  серы ниже 0,03% резко ухудшает эффект модифицировани  чугуна и делает структуру чугуна менее однородной. Увеличение содержани  серы свьщ1е 0,1% приводит к повышению склонности чугуна к отбелу и также ухудшает эффект модифицировани . Медь обеспечивает получение более однородной структуры перлита. При содержании меди вьш1е 1% она начинает ликвировать, и перлит имеет неравномерную микротвердость , в результате чего ухудшаетс  обрабатываемость. Такое изменение структуры чугуна, св занное с вводом в чугун серы и меди, улучшает обрабатываемость отливок .( Алюминий добавл етс  в высокопрочный чугун как раскислитель и в количестве 0,1-0,5 улучшает обра тываемость. Однако по изобретению содержание алюмини  ограничено 0,0 0,050%, так как при его содержании свыше 0,05% возрастает склонность чугуна в отливках к гаэо-усадочным дефектам. В таблице представлены известны составы чугунов и по изобретению и распределение твердости и микроструктуры в сечени х отливок 5,10 и 30 мм. Исследовани  обрабатываемости втулак из опытных чугунов проводились методом наружного точени  на спе.циальном токарном полуавтомате модели IH713 режущим инструментом. оснащенным четырехгранной пластинкой 20 твердого сплава ВКб с размерами 12,7x12,7 мм ГОСТ 19049-80 на следующих режимах резани : Число оборотов шпиндел , об/мин174 Скорость резани , м/мин58 Подача, мм/об0,5 Глубина резани , мм 5 Врем  обработки, мин 0,7 В качестве критери  затуплени  инструмента была прин та фаска изн са по задней поверхности, равна  О,8 мм. Стойкость режущего инструмента выводилась как средн   вели чина стойкости (в детал х) 5 резцов с износом по задней по верхности 0,8 мм. Средн   стойкость резцов дл  чу нов № 1, 2, 3, 4 составила 18, 24, 24, 22 детали соответственно. Результаты исследований показьгаают , что стойкость инструмента при обработке чугунов № 2, 3, 4 в 1,51 ,8 раза выше, чем у чугуна № 1. Предлагаемый чугун имеет предел прочности на изгиб 50,7-52 кг/мм. Учитыва , что чугун имеет высокую прочность, квазиизотропность, его применение целесообразно дл  корпусных деталей двигател . Плавка чугунов проводилась в индукционной печи емкостью тигл  30 кг. В качестве шихтовых материалов примен ли литейный чугун ЛКЗ, стальной лом, ферросплавы, металлический марганец. Чугуны модифицировались 0,3% ферросилици  ФС75, а также лигатурами СЦЕМИШ-1, СИИТМИШ-1 производства Ключевского завода ферросплавов. Добавки лигатур с РЗМ проводили в ковш перед разливкой металла. Температура перегрева составл ла 14501480 с , а темаература заливки 13801360°С . Чугун заливали в песчаные формы, и из одного ковша получали отливки 0 30, С 10, 0 5 мм. Из отливок вырезали образцы дл  измерени  твердости и контрол  микроструктуры . Твердость измер ли на приборах Бринель и Роквелл, а микроструктуру исследовали с помощью микроскопа МИМ-7 по ГОСТ 3443-77. Данные по химическому составу чугунов , микроструктуре, твердости в различных сечени х занесены в таблицу . Из данных таблицы следует, что изотропность твердости и микроструктуры у предполагаемого чугуна в 1,5 раза вьщ1е, чем у известного. Экономическа  эффективность использовани  данного чугуна составл ет не менее 100 тыс. руб.

Claims (1)

1. ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, титан, алюминий, кальций, редкозе- мельные металлы, медь,.фосфор и железо, отлича.ющийся тем, что, с целью повышения изотропности твердости и структуры при сохранении обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит серу при следующем соотношении компонентов, мае. %:

   Углерод 3,0-3,5 Кремний 1,6-2,3 Марганец 0,4-1,0 . Хром 0,1-0,5 Никель 0,1-1,1 Титан 0,01-0,08 Алюминий 0,005-0,050 Кальций Редкоземельные 0,005-0,050 £ металлы Медь 0,005-0,030 0,1-1,0 ω Фосфор 0,08-0,20 CZ Сера 0,03-0,10 Железо Остальное 5

   1 1116086