Особенностью метода прессования при кристаллизации является большая скорость охлаждения металла. При получении художественных отливок из чугуна этот показатель имеет отрицательное значение, так как отливки получают сквозной отбел и без дальнейшего отжига не поддаются механической обработке, в результате чего эффективность технологического процесса значительно снижается.
Перед сотрудниками кафедры компьютерного дизайна стояла задача разработать такие чугуны, которые не будут отбеливаться.
Был предложен метод легирования серого чугуна графитообразующими элементами.
Известно, что на улучшение обрабатываемости чугунов влияют элементы, способствующие графитизации, в частности медь, алюминий, никель, кобальт, титан и молибден. Однако применение некоторых указанных элементов, таких, как никель, кобальт, молибден, ограничено из-за их дефицитности.
В связи с этим изучалось влияние меди, алюминия и частично никеля на обрабатываемость и механические свойства отливок.
В качестве исследуемого материала применялся базовый чугун марки СЧ18-36, содержащий 3,5—3,6 % углерода, 1,58—2,0 % двуокиси кремния, 0,1 % фосфора, менее 0,03 % серы и менее 0,45 % марганца. Чугун легировали алюминием от 3,4—4,0 % и медью от 4,4—5,6 %.
В другом случае серый чугун легировали никелем от 1 до 3 %. Исследуемые образцы вырезались из чашеобразной заготовки диаметром 114 мм, высотой 90 мм, с толщиной стенки 15 мм.
После проведения исследования структуры и механических свойств чугуна, легированного медью и алюминием, было установлено увеличение предела прочности при растяжении до 21 кг/м2, сжатии — до 80 кг/м2, что на 11 % превышает свойства серого чугуна СЧ18-36, отлитого в песчано-глинистые формы, при небольшом падении твердости.
При изучении обрабатываемости с применением твердосплавного резца ВК-8 в условиях v= 50 м/мин и сечения стружки t х s = = 0,15 х 0,15 мм чистота обработанных поверхностей отливок соответствовала 5 классу чистоты.
При легировании чугуна никелем обрабатываемость его также улучшилась, прочностные свойства повысились на 10 %, а твердость снизилась на 6 %.
Проведенные исследования позволили убедиться в том, что легированный чугун полностью лишен отбела, в результате чего обрабатываемость отливок стала возможна без последующей термической обработки.
