Чавун для тонкостінних виливків

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к разработке составов «угуна для тонкостенных деталей, рпбогэющих s условиях повышенных температур, например седел клапанов двигателей внутреннего сгорания Целкю изсбретения является повышение деформационной способности ОТ/1ИВОК при сохранении теплостойкости и обрабатываемости Чугун содержит компоненты при следующем соотношении, мае % углерод 3 0-^,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, нике іь 0 3-1,5, кальций 0,01-0.03. сера 0,02 0,1 висмут 0.001-0 005. железоостальное 2 тзбл Изобретение относится к металлургии в частности к разработке состава чугуна для тонкостенных отливок Известные составы чугуна имеют низкую дефоріиационную способность. Вслед ствие этого в отлитых из такого чугуна тонкостенных деталях при запрессовке образуются микротрещины, приводящие к быстрому разрушению детали Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является ^угун, содержащий следующие комоненты, мас.%' углерод 3 0 4 0, кремний 20 3,0, марганец 0,3-0,8 хром 0.5 1 0 молибден 0 5-?.0. ванадий 0 05 0,15, фосфор 0,? -0 5 никель 0,3-1,5, кальции 0 01-0 03 алюминий 001-005 сера 0,03-0 1 железо остальное. Как показывают исследования проведанные на отливках седла клапана недостатками этого чугуна являются низкая пластичность и ударная вязкоегь что обусловлено наличием в нем алюминия способ ствующвго образованию окисной сетки по границам зерен металлической решетки Цель изобретения повышение деформационной способноеги отливок при сохранении теплостойкости и ofipaSai ывэемости Поставленная цель достигается вве дением висмута в количестве 0 0 0 1 Известен износостойкий серый чугун, в состав которого входят компоненты, мэс.%. углерод 2,3-2,9, кремний 3,1-4 1, марганец 1,0-1.9; сурьма 002-0 1, 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 деформацией ную способность чугуна и снижает его обрабатываемость 1700085 0,005 мзс.%. Зго усиливает склонность расплава чугуна к переохлаждению при кристаллизации. При вторичном модифицировании жидкого чугуна эффект модифицирования резко усиливается и чугун !5 кристаллизуется с образованием дисперсной эвтектики, что обуславливает измельчение структуры и увеличивает деформационную способность чугуна а отливке. Ш Данные о химическом составе опытных плавок предлагаемого чугуна с различными соотношениями ингредиентов и известного чугуна приведены в табл. 1, а механические свойства чугуна и оценка обрабатываемо- 15 сти отливок приведены в табл. 2. Чугун выплавляют в индукционной печи. Шихта состоит из чушкового чугуна, стального лома, ферросплавов и графитовой стружки. После доводки по химсоставу и 20 перегрева до 1560° С чугун каждой плавки сливают в ковш, вводя под струю висмут, а в качестве графитиЗИОУЮЩИХ модификаторов ФС 75 л и СКЗО. Для исследований подготовлены опыт- 25 ные плавки предлагаемого чугуна и известного. Чугуном заливают оболочковые формы седел клапанов двигателей, толщина стенки которого 6 мм. На отливках исследуют микроструктуру, 30 определяют разрушающую нагрузку при поперечном сжатии и деформэцшо до разрушения. Для определения теплостойкости замеряют твердость при 20 и 600" С (процент снижения твердости при 600 ао срав- 35 нению с 20° С}. Отливки проходят механообработку, в процессе которой определяют обрабатываемость по количеству обточенных деталей до затупление инструмента. 40 Чугуны составов 1-3 (табл. 1 и 2)с содержанием висмута 0.001-0,005 обладают большей деформационной способностью при теплостойкости м обра&этывчймосш но 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, нто приводит к снижению теплостойкости. Увеличение содержания висмута вызывает настолько сильное переохлаждение при кристаллизации, что и после модифицирования в структуре образуется цементит, ухудшающий обрабатываемость отливок. Дополнительный ввод в состав чугуна висмута позволяет повысить пластичность и деформационную способность чугуна при сохранении его теплостойкости и обрабатываемости лезвийным инструментом тонкосгенных деталей, что повышает их надежность и долговечность при работе в условиях высоких температур. Формула изобретения Чугун для тонкостенных отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, ванадий, фосфор, никель, кальций, серу и железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения деформационной способности отливок при сохранении тепгостейкости и обрабатываемости, он дополнительно содержит висмут при следующем соотношении компонентов, 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 Таблица Чугун С Si Mn Cr Мо Химический состав чугуна, мае % р N! V S Са Ві АІ Fe І Предлагаемый 1 і [ 1 1 [ 2 3,0 3,5 2.0 2,5 0.3 0,5 0,5 15 0,5 1,4 0,05 0,1 3 4,0 ЗО 0,8 2,0 2,0 0,15 4 3,5 2,5 0,5 1,5 1,4 0.1 0,2 0 35 0,02 0,03 0,3 1,0 0.01 0,02 0,001 0,003 1,5 0,1 0,03 0 005 0,35 | 1,0 0,03 0,02 0,0003 0,5 Остальное Тоже Остальное І І I — *— * і | ІІ 2,5 3,5 0,5 1,5 1,4 2,5 0,5 1,5 1,4 0,1 0,35 0,1 0,35 1.0 і 0.03 0,02 0.03 0.02 0,0052 ТИТ • • Известный 3,5 1.0 0.02 —. Особенности микроструктуры металлической основы ] Фосфиднаяс- I эвтектика | Ф35 (с цемен- | тной пластиной) средний размер ячеек 150 мкм [ То же ! То же, но | средний раз- \ мер ячеек I 200 мкм | То же, но средний размер ячеек ! 300 мкм То хе, ко средний раз- ! мер ччеек 200 | мкм + ледебурити ЫЙ ЦЄМЄН-! «• ; 1 1 — Фосфидмая эвтектика і Ф35, средний размер ячеек | 250 мкм | ел о о о со U1 О) 1700085 Т а б л и ц а 2 Чугун Твердость HRC при Пределы Среднее Предлагаемый 1 2 Твердость мне при 20°С Пределы 3 33-46 40-42 4 5 ІІ5-50. Варианты Иэйест 39-45 k$ '(3 41 28-32 25-28 24-27 42 kl 2^-26 зо-зз 26-30 42-4В П р и м е ч а н и е : Редактор Н.Бобкова Среднее Обраба гы - Нагрузка разруснижение вэемосп. шения , кгс твердости Пределы Среднее Среднее зо 33 37 Деформации до разрушения(мм Пределы Сред 37 2*40-260 230-250 210-230 121-133 113-137 121-135 127 128 128 1,3-1.5 1,2-1,4 1,2-1,6 1,4 1,3 1,4 25 32 40 32 270-300 180-200 102-112 ио-141 107 135 1,1-1,3 1,4-1,6 1,20 1,50 23 33 220-250 121-130 125 0,9-1,1 1,0 27 26 * (+) Обрабатываемость - количество обточенных деталей до ззтуглемия инструмента Составитель Л.Демина Техред М.Моргентзл Корректор М.Демчик іаказ 4445 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при і КИТ СССР 113035, Москва, Ж-35. Раушская наб.. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина. 101