Чугун для тонкостенных отливок Советский патент 1991 года по МПК C22C37/08 

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для тонкостенных отливок.

Известные составы чугуна имеют низкую деформационную способность. Вследствие этого в отлитых из такого чугуна тонкостенных деталях при запрессовке образуются микротрещины, приводящие к быстрому разрушению детали.

Известен износостойкий серый чугун, в состав которого входят компоненты, мас.%: углерод 2,3-2,9; кремний 3,1-4,1; марганец 1,0-1,9; сурьма 0,02-01; алюминий 0.02- 0,1; тантал 0,21 -0,7; лантан 0.04-0,1; висмут 0,002-0,01; железо - остальное.

Однако наличие в этом чугуне тантала и лантана, существенно повышающих микротвердость бейнита, ухудшает деформационную способность чугуна и снижает его обрабатываемость.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является чугун, содержащий следующие комоненты, мас.%: углерод 3,0-4,0; кремний 2,0-3.0; марганец 0,3-0,8; хром 0,5-2.0; молибден 0,5-2,0; ванадий 0,,15; фосфор 0,2-0,5; никель 0.3-1.5; кальций 0.01-0.03; алюминий 0,01-0,05; сера 0,03-0.1- железо остальное.

Как показывают исследования, проведенные на отливках седла клапана, недостатками этого чугуна являются низкая пластичность и ударная вязкость, что обусловлено наличием в нем алюминия, способствующего образованию окисной сетки по границам зерен металлической решетки.

Цель изобретения - повышение деформационной способности отливок при сохранении теплостойкости и обрабатываемости.

Поставленная цель достигается введением висмута в количестве 0,001ттггЛ

О

00

ел

0,005 мас.%. Это усиливает склонность расплава чугуна к переохлаждению при кристаллизации. При вторичном модифицировании жидкого чугуна эффект модифицирования резко усиливается и чугун кристаллизуется с образованием дисперсной эвтектики, что обуславливает измельчение структуры и увеличивает деформационную способность чугуна в отливке,

Данные о химическом составе опытных плавок предлагаемого чугуна с различными соотношениями ингредиентов и известного чугуна приведены в табл. 1, и механические свойства чугуна и оценка обрабатываемости отливок приведены в табл. 2.

Чугун выплавляют в индукционной печи. Шихта состоит из чушковою чугуна, стального лома, ферросплавов и графитовой стружки. После доводки по химсоставу и перегрева до 1560° С чугун каждой плавки слиаают в ковш, вводя под струю висмут, а в качестве графитизиоующих модификаторов Ф С 75 л и СКЗО.

Для исследований подготовлены опытные плавки предлагаемого чугуна и мзояст- ного. Чууном заливают оболочковые формы седел клапанов двигателей, толщина стенки которого б мм.

На отливках исследую г микроструктуру, определяют разрушающую нагрузку при поперечном сжатии и деформацию до разрушения. Для определения теплостойкости замеряют твердость при 20 и 300° С (процент снижения твердости при 600 по сравнению с 20° С).

Отливки пооходят р 8 анообрпботчу, з процессе которой определяют обрабатываемость по количеству обточенных деталей до затупления инструмента,

Чугуны составов 1-3 (тзбл. 1 и 2) с содержанием висмута 0,001-0,005 обладают большей деформационной способностью при теплостойкости и обрабатываемости ье ниже, чем у известного чугуна.

Чугуны составов 4 и 5 имеют предлагаемый химический состав с содержанием висмута ниже или выше предлагаемых пределов. Уменьшение содержания висмута ниже 0,001% не дает ощутимого усиления переохлаждения расплава при кристаллизации и вторичное модифицирование не эффективно, что приводит к снижению теплостойкости. Увеличение содержания

0 висмута вызывает настолько сильное переохлаждение при кристаллизации, что и после модифи дарования в структуре образуется цементит, ухудшающий обрабатываемость 01ЛИПОК.

5 Дополнительный ввод в состав чугуна висмут позволяет повысить пластичность и деформационную способность чугуна при сохранение его теплостойкости и обраба- ть ваомостм лезвийным инструментом тон0 .остенных деталей, что првышает их надежность ч долговечность при работе в условиях высоких температур.

Формула изобретения 5 Чугун для тонкостенных отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, фосфор, никель, каль- ид, сеоу и хелезо, отличаю ш Р и с тем, что, с целью повышения деформационной 0 способности отливок при сохранении теплостойкости и обрабатываемости, он дополнительно содержит висмут при следующем соотношении компонентов, мэс %:

Углсоод3,0-4,0

5 Кремний2,0-3,0

Марганец0,3-0,8

Хром0,5-2,0

Молибден0,5-2,0

Ванадий0,05-0,15

Фосфор0,2-0,5

Никель0,3-1,5

Кальций0,01-0,03

Сера0,02-0,1

Висмут0,001-0,005

ЖелезоОстальное

0

ТэблицаЗ

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разработке составов чугуна для тонкостенных деталей, работающих в условиях повышенных температур, например седел клапанов двигателей внутреннего сгорания. Целью изобретения является повышение деформационной способности отливок при сохранении теплостойкости и обрабатываемости. Чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%: углерод 3,0-4,0, кремний 2,0-3,0; марганец 0,3-0 8; хром 0.5-2,0; молибден 0,5-2,0; ванадий 0.05-0,15; фосфор 0,2-0,5; никель 0,3-1,5; кальций 0.01-0,03: сера 0,02-0,1; висмут 0,001 -0.005; железо - остальное. 2 табл.

Примечание: (+) Обрабатываемость - количество обточи,тых деталей до затупления инструмента