Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/10 

Э)

э

ЭО

Эд

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к серому чугуну с пластинчатым графитом для корпусных деталей двигателя сгорания например к чугуну для головок и блоков инпиндров дизельного двигателя.

Обычно для таких отливок применяют 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 образования является неоднородность структуры в различных сечениях. Для повышения однородности структуры в чугун вводят дополнительно алюминий, кальций, РЗМ.

Известен чугун fij для 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 условиях массового производства требует улучшения. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигае му результату является 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, относится к высокопрочным чугунам с компактной формой графита. Кроме того, данный чугун имеет повьщ1енную склонность к образованию усадочньк дефектов.

Целью изобретения является повышение изотропности твердости и структуры при сохранении обрабатываемости резанием.

Данная цель достигается 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 действия модификаторов, вводимых в чугун при заполнении ковша и содержащих кальций и церий. . Снижение содержания серы ниже 0,03% резко ухудшает эффект модифицирования чугуна и делает структуру чугуна менее однородной. Увеличение содержания серы свьщ1е 0,1% приводит к повышению склонности чугуна к отбелу и также ухудшает эффект модифицирования. Медь обеспечивает получение более однородной структуры перлита. При содержании меди вьш1е 1% она начинает ликвировать, и перлит имеет неравномерную микротвердость, в результате чего ухудшается обрабатываемость. Такое изменение структуры чугуна, связанное с вводом в чугун серы и меди, улучшает обрабатываемость отливок.( Алюминий добавляется в высокопрочный чугун как раскислитель и в количестве 0,1-0,5 улучшает обра тываемость. Однако по изобретению содержание алюминия 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 сечениях отливок 5,10 и 30 мм. Исследования обрабатываемости втулак из опытных чугунов проводились методом наружного точения 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 резания: Число оборотов шпинделя, об/мин174 Скорость резания, м/мин58 Подача, мм/об0,5 Глубина резания, мм 5 Время обработки, мин 0,7 В качестве критерия затупления инструмента была принята фаска изн са по задней поверхности, равная О,8 мм. Стойкость режущего инструмента выводилась как средняя вели чина стойкости (в деталях) 5 резцов с износом по задней по верхности 0,8 мм. Средняя стойкость резцов для 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. Учитывая, что чугун имеет высокую прочность, квазиизотропность, его применение целесообразно для корпусных деталей двигателя. Плавка чугунов проводилась в индукционной печи емкостью тигля 30 кг. В качестве шихтовых материалов применяли литейный чугун ЛКЗ, стальной лом, ферросплавы, металлический марганец. Чугуны модифицировались 0,3% ферросилиция ФС75, а также лигатурами СЦЕМИШ-1, СИИТМИШ-1 производства Ключевского завода ферросплавов. Добавки лигатур с РЗМ проводили в ковш перед разливкой металла. Температура перегрева составляла 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 для измерения твердости и контроля микроструктуры. Твердость измеряли 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 сечениях занесены в таблицу . Из данных таблицы следует, что изотропность твердости и микроструктуры у предполагаемого чугуна в 1,5 раза вьщ1е, чем у известного. Экономическая эффективность использования данного чугуна составляет не менее 100 тыс. руб.

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