Чугун Советский патент 1993 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии, а именно к выплавке чугуна для изготовления деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания (ДВС) с воздушным охлаждением, деталей камеры прессования машин литья под давлением (ЛПД), деталей, работающих при термоцик- лическйх нагрузках.t

Целью изобретения является повышение износостойкости чугуна, уменьшение длительности приработки при сохранении обрабатываемости резанием.;

Для экспериментальной проверки предлагаемого состава были проведены 8 плавок, 4 из которых показали оптимальные результаты (см. таблицу).

Чугун выплавляли и легировали в электропечи, а модифицировали в ковше. Разливку вели в песчано-глинистые формы.

Длительность приработки и износ определялись на машине МСЦ-2 по схеме диск- колодка. Диск стальной (сталь 45Х) термически обработан на твердость HRC3

48.,.52. Его окружная скорость 1,5 м/с. Давление на неподвижный образец 1,2 Н/мм2, В качестве смазки применялась дистилли-. рованная вода.

Износостойкость предлагаемого чугуна оценивалась по результатам натурных испытаний стаканов машин ЛПД.

Обрабатываемость чугуна оценивалась по экономической скорости резания при точении.

В таблице приведены полученные результаты испытаний заявляемого чугуна в сравнении с чугуном марки СЧ20 (известный чугун плавки №5).

Увеличение углерода более 3,8% (плавка 4, ,9%) вызывает заметное снижение прочности чугуна, повышается длительность приработки. Снижение же содержания углерода ниже 3,4% (плавка 3,С1 3,3%) так же повышает длительность приработки.

Наличие кремния выше 3,2% (плавка 4, Si 3,3%) влечет за собой появление в структуре чугуна силикокарбидов и резкое ухуд00

о

СО 4

ел о

шение обрабатываемости резанием. Уменьшение содержания кремния ниже 2,6% (плавка 3)служит причиной появления отбе- ла и, как следствие, ухудшение обрабатываемости.

Влияние марганца на свойства чугуна .видно при сравнении чугунов плавок 3,Мп1 0,3% и .; 4 Mri 1,5%. В первом случае в структуре появляется феррит и снижается износостойкость, а во втором - образуется отбел, что резко ухудшает обрабатываемость.

Выбор нижнего предела по содержа- ни.ю хоома (0,26%) обусловлен тем, что в нелегированных чугунах примесь хрома, как правило, достигает 0,15,..0,25% (см. известный чугун плавки 5). Верхний предел (1,6%) ограничен из-за резкого ухудшения обрабатываемости.

Медь оказывает существенное влияние на длительность приработки и износостойкость чугуна. При ее содержании ниже 1,82% (плавка 3, СиЗ 1,8%) это влияние незначительно, а при увеличении содержания меди больше 2,5% (плавка 4 Сц 2,6%) дополнительного сокращения времени приработки не установлено.

Алюминий вводится для рафинирования чугуна и повышения его теплопроводности. Чугун с содержанием алюминия меньше 0,05% (плавка 3,Al} 0,04%) выплавить на обычной шихте затруднительно, а введение в чугун алюминия более 0,2% влечет снижение механической прочности.

Кальций применяется для модифициро- вания чугуна с целью получения перлитной структуры, В присутствии меди кальций лучше растворяется/Выше 0,02% кальций растворим лишь при содержании меди в чугуне более 2,5% (плавка 4 fcal 0,03% при Сц} 2,6%).

Выбор нижнего (0,1 %) и верхнего (0,4%) пределов содержания фосфора в заявляемом чугуне сделан исходя из следующего.

В микрообъемах чугуна, участвующих в процессах изнашивания, происходит окисление SI и Р до кислотных ангидридов SiOa и P20s, а окисление Fe и Мп до слабоосновных окислов FeO и МпО с образованием пленок силикатов и фосфатов железа и марганца, которые в зависимости от содержа- -ния фосфора в чугуне обладают в меньшей или большей степени свойствами самосмазывания трущихся поверхностей.

При недостаточно высоком содержании фосфора (до 0,1%) образуемые пленки силикатов железа и марганца обладают лишь умеренными свойствами самосмазывания. При содержании фосфора в чугуне свыше 0,1% количество фосфидной эвтектики возрастает настолько, что в зонах ее залегания образуются пленки, близкие по составу к фосфатам железа и марганца, которые формируют высокие триботехнические свойства трущихся пар.

Во время изнашивания эти фосфидные пленки не исчезают, а постоянно самовозобновляются, обеспечивая тем самым высокую износостойкости чугуна.

Чем выше содержание фосфора в чугуне, тем интенсивней процесс самосмазывания самофосфатирования, однако механические свойства чугуна при содержании фосфора свыше 0,4%, начинают заметно снижаться.... В связи этим верхний предел содержания фосфора ограничен 0,4%.

Формула изобретения Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, алюминий, кальций и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости чугуна и уменьшения длительности приработки при сохранении обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод3,4-3,8 Кремний 2,62-3,2 Марганец 0,4-1,4 ; Хром 0,26-1,6 Медь 1,82-2,5 Алюминий 0,05-0,2 Кальций 0,005-0,02 Фосфор 0,1-0,4 Железо Остальное.

3,3

3,9

2,6 3,3

0,3

1,5

Чугуны с содержанием компонентов за пределами граничных значений 0,25 1,8 0,04 0,001 0,09 75,2132 3,8 б 17 2603 0 03 О,1 - Й8 Лезвийным инструментом не обрабатывается

Изобретение относится к металлургии, .а именно к выплавке чугуна для изготовления деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, металлоформ стекло- форм, деталей камеры прессования машин литья под давлением и других деталей, работающих при термоциклических нагрузках. Предлагаемый чугун содержит, мас.%: углерод 3,4..,3,8; кремний 2,62...3,2; марганец 0,4...1, 0,26...1,6; медь 1,82..,2,5; фосфор 0,1...0,4; алюминий 0,05...0,2; кальций 0,005.„0,02; железо - остальное. Чугун обладает- повышенной износостойкостью, отличается небольшим временем приработки при сохранении обрабатываемости резанием. 1 табл.