Чавун для фасонних відливок

Винахід відноситься до галузі виробництва металевого лиття, а більш конкретно - до складу чавунів для складних фасонних відливок, і може бути використаний при виробництві відливок спеціалізованого призначення типа деталей музичних інструментів, переважно металевих рам фортепіано. Відомий чавун для відливки фасонних деталей сталерозливного обладнання, який містить, мас. %: Вуглець 2,7-4,2 Кремній 1,5-3,0 Магній 0,01-0,05 Кальцій 0,02-0,09 РЗМ 0,01-0,12 Барій 0,02-0,09 Стронцій 0,01-0,06 Залізо решта (А.С. СРСР №910829, кл. С22С37/10 опубл. 07.03.1982). Недоліком цього чавуну є утворення великої кількості крупних пластин графіту, а це провокує тріщиноутворення; крім того введення РЗМ, барію і стронцію удорожчує чавун без підвищення працездатності відливок з нього. Найбільш близьким аналогом заявляємого чавуну для фасонних відливок, є чавун ИЧГХ05Р, який використовується для дисків валкових грохотів, який містить, мас. %: Вуглець 3,0-4,0 Кремній 1,5-2,5 Марганець 1,0-1,5 Хром 0,2-0,5 Бор 0,01-0,05 Сірка менш за 0,15 Фосфор менш за 0,30 Залізо решта (Диски валковых грохотов. ТУУ02070826.002-97. Срок действия - 31.12.2007г. Зарегистр. в Дон. центре стандар., метрол. и сертификации 26.03.1997, №086/003711). Ознаками чавуну найближчого аналогу, які збігаються з суттєвими ознаками заявляємого чавуна, с наявність вуглецю, кремнію, марганцю, хрому, сірки, фосфор у та заліза. Недоліком відомого чавуну є його схильність до відбілення на глибину 2-6мм, що приводить у складних відливках типа металевих рам фортепіано до створення тріщин, особливо у місцях переходу перетину одних елементів до других, більш тонких за рахунок утворення різнорідної структури по перетину складних фасонних відливок; крім того, відбілення посилюється з огляду на можливу присутність неконтролюємих домішок у чавуні карбідоутворюючих і некарбідоутворюючих. В основу пропонованого винаходу поставлена задача такого удосконалення хімічного складу чавуну для фасонних відливок, переважно металевих рам фортепіано, що дозволило б підвищити стійкість до тріщиноутворення способом впливу на стр уктуру через оптимізацію хімічного складу і регламентації суми домішок карбідоутворюючих і некарбідоутворюючих елементів. Поставлена задача вирішується тим, що чавун для фасонних відливок, переважно металевих рам фортепіано, що містить вуглець, кремній, марганець, хром, сірку, фосфор і залізо, додатково містить суму домішок карбідоутворюючих елементів (ванадій+титан+молібден) і суму домішок не карбідоутворюючих елементів (нікель+мідь) при такому співвідношенні компонентів, мас. %: Вуглець 3,2-4,0 Кремній 1,5-3,0 Марганець 0,5-0,9 Хром 0,03-0,10 Сірка менш за 0,15 Фосфор менш за 0,40 (ванадій+титан+молібден) менш за 0,10 (нікель+мідь) менш за 0,065 Залізо решта (Cr + V + Ti + Mo ) å å(Ni + Cu) а відношення: складає не більше 2. Новими ознаками чавуну для фасонних відливок є те, що він додатково містить суму домішок карбідоутворюючих елементів (V+Ti+Mo) і сум у домішок не карбідоутворюючи х елементів (Ni+Cu) при вказаних відношеннях компонентів і суми домішок. Завдяки новим ознакам видозмінюється структура відливки, а саме здрібнюються графітні включення і зерно, підвищується рідиннотекучість і щільність відливки, не відбувається відбілювання - все це підвищує стійкість відливки до тріщиноутворення. Вуглець уводиться у пропонований чавун у кількості 3,2-4,0мас.%. При вмісту менш чим 3,2мас.% вуглецю зхудшується рідиннотекучість і заповнюємость тонких частин відливки. При вмісту більш ніж 4,0мас.% вуглецю кількість графіту збільшується настільки, що помітно знижуються механічні властивості чавун у. Кремній вміститься у кількості 1,5-3,0мас.% і сприяє процесу графітизації. При вмісту менш чим 1,5мас.% кремнію і зниженому вмісту вуглецю може відбуватися відбілення тонких перетинів відливки, що небажано із-за схильність до тріщиноутворення. При вмісту більш ніж 3,0мас.% кремнію і підвищеної кількості вуглецю збільшуються графітні включення, що знижує механічні властивості чавун у. Марганець вміститься у кількості 0,5-0,9мас.%. При вмісту менш чим 0,5мас.% марганцю метал недостатньо розкислюється; при вмісту більш 0,9мас.% марганцю зростає можливість відбілення, тобто появленню у поверхових шарах і тонких перетинах відливки структур білого і половинчатого чавун у, що небажано. Сірка у чавуні являється шкідливою домішкою, вона погіршує ливарні і механічні властивості чавун у, тому її вміст обмежується значеннями не більш 0,12мас.%. Вміст фосфор у обмежується значенням 0,40мас.%. Він сприяє утворенню фосфідної евтектики "фосфідаустеніт" і покращує ливарні властивості чавун у. Однак його збільшення більш ніж 0,40мас.% збільшує крихкість відливок. Карбідоутворюючі елементи хром, ванадій, титан, молібден перешкоджають графітизації і сприяють відбілюванню, тому хром вводиться в кількості 0,03-0,10мас.%, а сума домішок елементів (V+Ti+Mo) менш 0,10мас.%. При перевищенні цієї кількості можливо відбілення чавуну з підвищенням схильності до тріщиноутворення. Ni і Сu сприяють графітизації, тому їх сумісний вміст не повинен перевищувати 0,065мас.%. Відношення суми домішок (Сr+V+Ti+Mo) до суми домішок (Ni+Сu) не повинно бути більше 2, тому що в протилежному випадку відбувається відбілювання з утворенням структури білого чавуну у місцях переходу одних перетинів у др угі і наступне тріщиноутворення. Приклад. Чавун заявляємого складу, складу за межами заявляємого і складу до ближчого аналогу виплавляли у лабораторній печі з ємністю тигля 5кг. Відливали ступінчасті плоскі проби з найбільшим перепадом товщин ступіней проб 15мм, що імітує конструкцію металевої рами фортепіано. Відливку виробляли у підігріту металеву форму. На литих пробах оцінювали присутність або відсутність трі щин. Хімічні склади та отримані результати наведені в таблиці. Як бачимо з таблиці, на ступінчастих пробах з чавуну заявляємого складу (умовні номери складів 2, 3, 4) тріщини відсутні. На пробах з чавун у за межами складу, що заявляється (умовні номери 1, 5) і на пробі з чавуну складу найближчого аналогу (номер 6) тріщини існують. Таким чином, чавун заявляємого складу забезпечує досягнення поставленої мети. Таблиця Склад що до заяв ляємого та порів няльного чавуну і тріщиноутв орення на ступінчастих пробах Умов ний номер складу Заяв ляємий 1 2 3 4 5 По ближчому аналогу 6 Хімічний склад, мас.% Z(V+Ti+Mo) Z(Ni+Cu) Fe å(Cr + V + Ti + Mo ) å(Ni + Cu) Наяв ність (+) або в ідсутність (-) тріщин С Si Mn Cr S р В 2,9 3,2 3,6 4,0 4,2 1,3 1,5 2,2 3,0 3,2 0,4 0,5 0,7 0,9 1,1 0,01 0,03 0,06 0,10 0,15 0,13 0,09 0,08 0,11 0,15 0,42 0,31 0,27 0,29 0,45 немає немає немає немає немає 0,131 0,09 0,05 0,01 0,155 0,062 0,064 0,060 0,063 0,117 решта решта решта решта решта 2,27 1,88 2,00 1,74 2,61 + + 3,5 2,0 1,3 0,35 0,13 0,25 0,03 немає немає решта +