SU1266892A1 - Серый чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к составам серых чугунов, используемых в машиног строении дл  изготовлени  деталей, работающих в процессе нагружени  при разного рода вибраци х. Целью изобретени   вл етс  повьшение демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб. Поставленна  цель достигаетс  тем, что серьй чугун, содержащий углерод, кремний, марганец , медь, свинец и железо дополнительно содержит фосфор, барий и цирконий при следующем соотношении компонентов , мас.%: углерод 3,5-4,0; кремний 2,4-3,0; марганец 0,4-0,9; медь 0,1-0,4; свинец 0,01-0,2; фос- j фор 0,25-0,4; барий 0,03-0,05; цирсл коний 0,001-0,01; железо остальное. 2 табл.

Description

Од О5

00

:о

Claims (2)

1. N9 Изобретение относитс  к металлургии , в частности к составам серых чугунов, используемых в машиностроении дл  изготовлени  деталей, работа ющих в процессе нагружени  при разного рода вибраци х, например дл  из готовлени  держателей режущего инструмента . Целью изобретени   вл етс  повышение демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб. Пример. Вьшлавку предлагаемого чугуна ведут в индукционной печи ИСТО 16 на щихте, состо щей из чуш ковых чугунов и стального лома. В расплав чугуна ввод т легирующие элементы: медь, феррофосфор и свинец Расплав перегревают до 1500°С, выдерживают 10 мин и выпускают в разли вочньй ковш, куда предварительно вве ден цирконий в виде лигатуры и силикобарий . Заливку чугуна в разовые формы производ т при 1360-1420°С. Одновременно с предлагаемым чугуном получают и опробируют состав извест-ного чугуна. Химический состав тавок пред ,л гаемого и известного чугунов приведен в табл.1. Оптимальное содержание компонентов чугуна предлагаемого состава выбрано, исход  из следующих соображений . Содержание углерода и кремни  менее их нижнего предела приводит к уменьшению величины углеродного экви валента, а следовательно, изменению структуры в литом состо нии и умень шению размеров включений графита пластинчатой формы; повышение вьше верхнего предела резко снижает, прочность на изгиб и демпфирующую способность чугуна, т.е, его способност гасить колебани ; в частности, режущего инструмента в процессе механической обработки. Колебани  ведут к повышенному расходу режущего инструмента . Введение марганца меньше нижнего граничного значени  не оказывает необходимого вли ни  на прочностные свойства чугуна, а более верхнего граничного значени  ведет к повьшюни твердости, что также отрицательно сказьгааетс  на демпфирующей способности чугуна. Присадка фосфора способствует уве личению жидкотекучести, обеспечивающеи получение высококачественных отливок при заливке в формы, полученные способом точного лить . Введение фосфора в предлага мом интервале приводит к образованию мелкодисперсных включений фосфидной эв-. Iтактики, включени  которой служат до полнительными центрами поглощени  энергии колебаний. Введение фосфора менее нижнего предела не обеспечивает требуемой жидкотекучести чугуна и практически не оказьшает вли ни  на демпфирующую способность. Присадка фосфора более верхнего предела приводит к образованию больших выделений фосфидной эвтектики, что отрицательно сказьшаетс  на прочности при изгибе, и з еличению пористости отлиЛегирование чугуна медью приводит к повьш1ению прочностных свойств за счет образовани  твердого раствора внедрени . Содержание меди в количестве , меньшем нижнего предела, не оказывает вли ни  на свойства чугуна а вьшхе верхнего ведет к увеличению содержани  перлита в металлической основе , что отрицательно сказываетс  на демпфирующей способности. Введение свинца, кроме положительного вли ни  на обрабатьшаемость, как показывает эксперимент, оказывает существенное вли ние на формирование включений графита пластинчатой формы. Воздейству  на расплав чугуна, свинец ведет к увеличению количества включений графита при эвтектической кристаллизации, ограничива  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 включений графита в сером чугуне оказьгеает комплексное легирование чугуна свинцом и цирконием. С достаточной степенью веро тности можно предположить, что при затвердевании отливки создаютс  такие услови , которые существенно вли ют на величину внутреннего трени , т.е. в достаточной степени уменьшают амплитуду свободных упруГИХ колебаний, возникающих в материале , Присадка каждого из указанных ингредиентов менее нижнего граничного значени  практически не вли ет на формирование структуры и свойства предлагаемого чугуна. При содержании свинца и.циркони  выше верхнего граничного значени  увеличиваетс  степень перлитизации и измельчаютс  включени  графита. Кроме того, цирконий увеличивает дисперсность перлита и твердость, а это существенноснижа ет величину демпфирующей способности Вли ние бари  заключаетс  в воздействии на кристаллизацию расплава формирование и увеличение размеров включений графита. Это св зано с тем что барийрасшир ет интервал эвтектической кристаллизации, а следовательно , способствует росту включений графита, уменьша  тем самым содержание углерода в металлической основе. Такое воздействие формирует ферритну металлическую основу, что, по-видимо му,  вл етс  одним из основных условий повышени  демпфирующей способное ти. Введение бари  меньше нижнего пре дела не оказывает существенного вли ни  на процесс кристаллизации и формирование структуры чугуна, а выше верхнего предела его вводить нецелесообразно, поскольку свойства чугуна не улучшаютс . Предпагае1 ый состав серого чугуна имеет оптимальную величину углеродного эквивалента (СЕ 4,4-5,2%). Образцы каждой из исследуемых пла вок опробованы в литом состо нии по известным методикам, и результаты физике-механических испытаний представлены в табл.
2. 2. Оптимальную структуру серого чугуна получают в результате вли ни  легирующих и модифицирующих компонентов на природу различных фаз упом нутого серого чугуна. Испытани  на демпфирующую способность предлагаемого и известного чугуна провод т на эластомере Форстера . О результатах суд т по кривой уменьшени  амплитуды свободных колебаний . Результаты испытаний показывают, что комплексное легирование серого чугуна фс рфором, цирконием и барием обеспечивает получение в литом состо нии оптимальной структурь металлической основы с включени ми графита длиной 60-200 мкм. В результате резко возрастает демпфирующа  способность серого чугуна. Кроме того, чугун обладает высокой прочностью на изгиб. Формула изобретени  Серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганед, медь, свинец и железо, отличающийс  тем, что, с целью повышени  демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб, он дополнительно содержит фосфор, барий и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.%: 3,5-4,0 Углерод 2,4-3,0 Кремний 0,4-0,9 Марганец 0,1-0,4 Свинец 0,01-0,2 0,25-0,4 Фосфор 0,03-0,05 Цирконий 0,001-0,01 Железо Остальное Таблица 1

   3,6 2,7 0,4 0,25 0,25. 0,01 3,8 2,4 0,7 0,40 0,1 0,20

   0,001 0,03 0 ,05 0,04 Содержание ингредиентов, мас,%

   Сплав С Si I Мп Г Р Си РЬ I Zr 4,0 3,0 0,9 0,35 0,Д 0,10 0,01 4,0 3,3 1,2 0,5 0,4 0,20 0,015

   Продолжение табл, 1 I Ва SkZnFe 0,05 0 ,06 - -- Таблица 2