Чугун

 

Изобретение относится к металлургии, .а именно к выплавке чугуна для изготовления деталей цилиндропоршневой группы двигателей внутреннего сгорания с воздушным охлаждением, металлоформ стеклоформ, 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 обладаетповышенной износостойкостью, отличается небольшим временем приработки при сохранении обрабатываемости резанием . 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)5 С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4943803/02 (22) 10.06,91 (46) 23.03.93, Бюл. № 11 (71) Винницкий политехнический институт (72) В.В. Савицкий, А,А. Жуков, В.П. Половинчук, В.П. Сорочкин и B.Ñ. Тимонин (56) Авторское свидетельство СССР № 1666569, кл. С 22 С 37/10, 1991. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, .а именно к выплавке чугуна для изготовления деталей цилиндропаршневой группы двигателей внутреннего сгорания с воздушИзобретение 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 термоциклических нагрузках.

Целью изобретения является повышение иэносостойкости 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 дискколодка; Диск стальной (сталь 45Х) термически обработан на твердость HRC>. Ы 1803456 А1 ным охлаждением, металлоформ, стеклофарм, деталей камеры прессования машин литья под давлением и других деталей, работающих при термоциклических нагруз-. ках. Предлагаемый чугун содержит, мас. : углерод 3,4...3,8; кремний 2,62...3,2; марганец 0,4.„1,4; хром 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 MBHococToAKocTblo., отличается небольшим временем приработки при сохранении обрабатываемости резанием. 1 табл.

48...52. Его окружная скорость 1,5 м/с. Давление на неподвижный образец 1,2 Н/мм, 2

В качестве смазки применялась дистилли-. рованная йода, Износостойкость предлагаемого чугуна д оценивалась по результатам натурных испы- таний стаканов машин ЛПД, Обрабатываемость чугуна оценивалась по экономической скорости резания при точении. фь

В таблице приведены полученные ре- (Jl эультаты испытаний заявляемого чугуна в 0 сравнении с чугуном марки СЧ20 (известный чугун плавки ¹5). увеличение углерода более 3,8Д (олаввЪ ка 4, (C)=3,9 ) вызывает заметное снижение прочности чугуна, повышается длительность приработки. Снижение х<е содержания углерода ниже 3,4% (плавка 3,(C)= 3,3 o) так же повышает длительность приработки.

Наличие кремния выше 3,2% (плавка 4, ($!)= 3,3%) влечет эа собой появление в структуре чугуна силикокарбидов и резкое ухуд1803456 шение обрабатываемости резанием. Уменьшение содержания кремния ниже 2,6% (плавка 3) служит причиной появления отбела и, как следствие, ухудшение обрабатываем ости.

Влияние марганца на свойства чугуна видно при сравнении чугунов плавок 3,(Мп1

- 0,3 и . 4 (Mrs= 1,5 . В первом случае в структуре появляется феррит и снижается износостойкость, а во втором — образуется отбел, что резко ухудшает обрабатываем ость.

Выбор нижнего предела по содержанию хоомэ (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, LCu)= 1,8 ) это влияние незначительно, а при увеличении содержания меди больше 2,5 (плавка 4 (Cuj= 2;6 ) дополнительного сокращения времени приработки не установлено.

Алюминий вводится для рафинирова. ния чугуна и повышения его теплопроводности. Чугун с содержанием алюминия меньше 0,05 (плавка 3, fA3+ 0,047;) 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 лищь при содержании меди в чугуне более 2,5 (плавка 4 ECa3= 0,03 при (Cg=

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 u P до кислотных ангидридов SI0g и Р Оэ, а окисление Fe и Мп до слабооснов3,4-3,8

2,62 — 3,2

0,4-1,4

0,26 — 1,6

1,82-2,5

0,05 — 0,2

0,005 — 0,02

0,1 — 0,4

Остальное ных 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

"0 умеренными свойствами самосмазывания.

При содержании фосфора в чугуне свыше 0,1 количество.фосфидной звтектики возрастает настолько, что в зонах ее залегания образуются пленки, близкие по составу

15 к фосфатам железа и марганца, которые формируют высокие триботехнические свойства трущихся пар.

Во время изнашивания зти фосфидные пленки не исчезают, а постоянно самово20 зобновляются, обеспечивая тем самым высокую износостойкость чугуна.

Чем выше содержание фосфора в чугуне, тем интенсивней процесс самосмазывания "самофосфатирования", однако

25 механические свойства чугуна при содержании фосфора свыше 0,4, начинают заметно снижаться, В связи этим верхний предел содержания фосфора ограничен 0,4; .

30 Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, алюминий, кальций и железо; отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости чугуна и

35 уменьшения длительности приработки при сохранении обрабатываемости резанием, он дополнительно содержит фосфор при следующем соотношении компонентов, мас. :

40 Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Медь

Алюминий .

Кальций

Фосфор

Железо

1803456

Содержание компонентов, мас.2

Стойкость стаканов машин ЛПД; тыс. циклов

Износ г/мз ч 1 вя плавки

Cr Cu

0,1

0,4

4,67

4,39 за пределами граничных значений

75,2 132 3, 8 46

148 Лезвийным инструментом не обрабатывается 3,4 2,62 0,4 0,26 1,82 0,05

2 3,8 3,2 1,4 1,6 2,5 0,2

102

117

0,005

0,02

Чугу н с содерканием компонентов

0,25 1,8 0,04 0,004 0,09

17 26 03 003 041

3 3,3 2,6 0,3

4 3,9 3,3 ),5

0,06 524,8 155

О, 005 О, 06 65, 7 135

О, 02 О, 06 26, 3 120

78

1,9 0,7

2,62 . 0,4

3,2 1,4

5 3 5

6 3,4

7 3,8

1,82 0,05

2,5 0,2

Составитель В.Савицкий

Редактор А,Полионова Техред М.Моргентал Корректор В.Петраш

Заказ 1034 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 1

Известные чугуны

0 25

0,26

1,6

Длительность приработки, ч

Экономическая ско-. рость резания при точении, м/с

4,44

4,59

4,30