Серый чугун

Серый чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к составам серых чугунов, используемых в машиног строении для изготовления деталей, работающих в процессе нагружения при разного рода вибрациях. Целью изобретения является повьшение демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб. Поставленная цель достигается тем, что серьй чугун, содержащий углерод, кремний, марганец , медь, свинец и железо дополнительно содержит фосфор, барий и цирконий при следующем соотношении компонентов , мас.%: углерод 3,5-4,0; кремний 2,4-3,0; марганец 0,4-0,9; медь 0,1-0,4; свинец 0,01-0,2; фос- j фор 0,25-0,4; барий 0,03-0,05; цирсл коний 0,001-0,01; железо остальное. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 С 22 С 37/1О

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (21) 3894480/22-02 (22) 06.05.85 (46) 30.10.86, Вюл. ¹ 40 (7l) Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт технологии автомобильной промышленности (72) М.П.Шебатинов, P,С.Кудрявцев, В.В.Красный, П.П.Сбитнев и А.А.Колпаков (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 406940, кл. С 22 С 37/00, 1974.

Авторское свидетельство СССР № 644863, кл . С 22 С 37/10 1979. (54) СЕРЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам се„„SU„, 1266892 А1 рых чугунов, используемых в машино= строении для изготовления деталей, работающих в процессе нагружения при разного рода вибрациях. Целью изобретения является повышение демпфирующей способности чугуна и его прочности иа изгиб. Поставленная цель достигается тем, что серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, свинец и железо дополнительно содержит фосфор, барий и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.Х: углерод 3,5-4,0; кремний 2,4-3,0; марганец 0,4-0,9; медь 0,1-0 4 свинец 0,01-0,2; фос- Я фор 0,25-0,4; барий 0,03-0,05; цирконий 0,001-0,01; железо остальное.

2 табл.

1266892

Изобретение относится к металлургии, в частности к составам серых чугунов, используемых в машиностроении для изготовления деталей, работающих в процессе нагружения при разного рода вибрациях, например для изготовления держателей режущего инструмента, Целью изобретения является повышение демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб.

Пример. Выплавку предлагаемого чугуна ведут в индукционной пе" чи ИСТО16 на шихте, состоящей из чушковых чугунов и стального лома. В расплав чугуна вводят легирующие элементы: медь, феррофосфор и свинец, Расплав перегревают до 1500 С, выдерживают 10 мин и выпускают в разливочный ковш, куда предварительно введен цирконий в виде лигатуры и силикобарий. Заливку чугуна в разовые формы производят при !360-1420 С.

Одновременно с предлагаемым чугуном получают и опробируют состав известного чугуна. . Химический состав пчавок предлагаемого и известного чугунов приведен в табл.1.

Оптимальное содержание компонентов чугуна предлагаемого состава выбрано, исходя из следующих соображений.

Содержание углерода и кремния менее их нижнего предела приводит к уменьшению величины углеродного экви— валента, а следовательно, изменению структуры в литом состоянии и уменьшению размеров включений графита пластинчатой формы; повышение выше верхнего предела резко снижает. прочность на изгиб и демпфирующую способность чугуна, т.е, его способность гасить колебания; в частности, режущего инструмента в процессе механической обработки. Колебания ведут к повышенному расходу режущего инструмента.

Введение. марганца меньше нижнего граничного значения не оказывает необходимого влияния на прочностные свойства чугуна, а более верхнего граничного значения ведет к повьш ению твердости, что также отрицательно сказывается на демпфирующей способности чугуна.

Присадка фосфора способствует увеличению жидкотекучести, обеспечиваю15

20, вок.

30

50 щей получение высококачествениых отливок при заливке в формы, полученные способом точного литья.

Введение фосфора в предлага мом интервале приводит к образованию мелкодисперсных включений фосфидной эв-. тектики, включения которой служат до полнительными центрами поглощения энергии колебаний. Введение фосфора менее нижнего предела не обеспечивает требуемой жидкотекучести чугуна и практически не оказывает влияния на демпфирующую способность. Присадка фосфора более верхнего предела приводит к образованию больших выделений фосфидной эвтектики,что отрицательно сказывается на прочности при изгибе,и увеличению пористости отлиЛегирование чугуна медью приводит к повышению прочностных свойств за счет образования твердого раствора внедрения . Содержание меди в количестве, меньшем нижнего предела, не оказывает влияния на свойства чугуна а вьппе верхнего ведет к увеличению содержания перлита в металлической основе, что отрицательно сказывается на демпфирующей способности.

Введение свинца, кроме положительного влияния на обрабатываемость, как показывает эксперимент, оказывает существенное влияние на формирование включений графита пластинчатой формы. Воздействуя на расплав чугуна, свинец ведет к увеличению количества включений графита при эвтектической кристаллизации, ограничивая их рост, а следовательно, и максимальные размеры. Такое воздействие особенно важно при большом углеродном эквиваленте, а это, в свою очередь, приводит к увеличению демпфирующей способности чугуна и его износостойкости и в итоге износостойкости режущего инструмента. Особенно сильное воздействие на кристаллизацию и, следовательно, формирование включений графита в сером чугуне оказывает комплексное легирование чугуна свинцом и цирконием. С достаточной степенью вероятности можно предположить, что при затвердевании отливки созда. ются такие условия, которые существенно влияют на величину внутреннего трения, т.е. в достаточной степени уменьшают амплитуду свободных упру1266892

Таблица l плав

Содержание ингредиентов, мас.Е

2Il2I I " 2 "2Zn Fe

Известный сп

3,4 2,2 1,0 — l 5 0,07

0 07 0 07 ост.

Предлагаемый 3,5 2,4 0,3 0,15 0,1 0,01 0,0005 0,01

3,6 2,7 0,4 0,25 0,25. 0,0! 0,001 0,03

3, 8 2,4 0,7 0,40 0,1 0,20 0,05 0,04 гих колебаний, возникающих в материале.

Присадка каждого из указанных ингредиентов менее нижнего граничного значения практически не влияет на формирование структуры и свойства предлагаемого чугуна. При содержании свинца и циркония выше верхнего граничного значения увеличивается степень перлитизации и измельчаются включения графита. Кроме того, цирконий увеличивает дисперсность перлита и твердость, а это существенно снижает величину демпфирующей способности.

Влияние бария заключается в воздействии на кристаллизацию расплава— формирование и увеличение размеров включений графита. Это связано с тем, что барий расширяет интервал эвтектической кристаллизации, а следовательно, способствует росту включений графита, уменьшая тем самым содержание углерода в металлической основе.

Такое воздействие формирует ферритную металлическую основу, что,по-видимому, является одним из основных условий повышения демпфирующей способности.

Введение бария меньше нижнего предела не оказывает существенного влияния на процесс кристаллизации и формирование структуры чугуна, а выше верхнего предела его вводить нецелесообразно, поскольку свойства чугуна не улучшаются.

Предлагаемый состав серого чугуна имеет оптимальную величину углеродного эквивалента (СЕ 4,4-5,2X).

Образцы каждой из исследуемых плавок опробованы в литом состоянии по

1 известным методикам, и результаты физико-механических испытаний представлены в табл.2.

Оптимальную структуру серого чугуна получают в результате влияния легирующих и модифицирующих компонентов на природу различных фаз упомянутого серого чугуна °

Испытания на демпфирующую способность предлагаемого и известного чу-! гуна проводят .на эластомере Форстера. О результатах судят по кривой

10 уменьшения амплитуды свободных колебаний.

Результаты испытаний показывают, что комплексное легирование серого чугуна фс рфором, цирконием и барием обеспечивает получение в литом состоянии оптимальной структуры металлической основы с включениями графита длиной 60-200 мкм. В результате 0 резко возрастает демпфирующая способность серого чугуна. Кроме того, чугун обладает высокой прочностью на изгиб.

Формула изобретения

Серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, свинец и железо, отличающийся тем, 30 что, с целью повышения демпфирующей способности чугуна и его прочности на изгиб, он дополнительно содержит фосфор, барий и цирконий при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Углерод 3,5-4,0

Кремний 2,4 — 3,0

Марганец 0,4-0,9

Медь 0,1 — 0,4

Свинец 0,01-0,2

Фосфор 0,25-0,4

40 Барий 0,03-0,05

Цирконий 0,001-0,01

Железо Остальное

1266892 б

Продолжение табл. 1

Содержание ингредиентов, мас.X

Ва Sk Zn и

0,05

4 0 Зв0 Оэ9 0,35 0,4 0,10 0,01

4 0 3 3 1 2 0 5 0 4 0 20 0 015 0 06 и

Таблица 2

Структура в литом состоянии

Твердость по Ври. неллю

НВ

Углеродный эквиСплав валент, Ж

Длина вклюФеррит, Е

Перлит, z

Известный 600 239

0,8

95 40-80 4,1

85 40-95 4,1

0,93

Предла- 500 209 гаемый, 656 170

55 45 60-150 4,5

2,5

4,7

70 30 90-170

3,4

632 160

615 150

450 185

80 20 95-200 5,!2

50 50 120-250 5,54

4,0

1,5

Составитель Н.Шепитько

Техред А. Кравчук

Редактор И.Рыбченко

Корректор М. Самборская

Заказ 5727/21

Тираж 567 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная,4 е

Сплав с) Проч, ность на изгиб наг

ИПа

Демпфирующая способность, 0-i

Х10 2 чения графита, мкм