Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий, иттрий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности фрикционных свойств, он дополнительно содержит азот, сурьму и кальций при следующем соотношении компоненов, вес.%; 3,0-3,6 Углерод 1,6,-2,4 Кремний 0,5-1,2 Марганец Титан 0,05-0,2 0,05-0,2 Ванадий 0,002-0,01 Иттрий 0,002-0,01 Церий 0,12-0,35 Азот 0,01-0,32 Сурьма 0,01-0,08 Кальций Железо Остальное (Л с

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ю

З(Я) 22 С 37 10, ."см е

l.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3413611/22-02 (22) 25.03.82 (46) 07.07.83. Бюл. Р 25 (72) М.И.Карпенко, Б,К.Святкин, В.К.Ханин и 10.Г.Серебряков (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (53) 669. 13-018. 2 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р 590359, кл. С 22 С 37/10, 1978.

2. Авторское свидетельство СССР

М 815064, кл. С 22 С 37/10, 1981 ° (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий, иттрий и железо, о т л и ч а„.Яц„„; 1027265 А ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности 4рикционных свойств, он дополнительно содержит азот, сурьму и кальций при следующем соотношении компонентов, вес,Ф:

Углерод 3,0-3,6

Кремний 1,6.-2,4

Марганец 0,5-1,2

Титан 0,05-0,2

Ванадий 0,,05-0,2

Иттрий 0,002-0,01

Церий 0,002-0,01

Азот 0,12- 0 35

Сурьма 0,01-0,32

Кальций . 0,01-0,08

Железо Остальное

1027265

Изобретение относится к металлур гии, а именно к изысканию чугунов для изготовления литых износостойких деталей.

Известен серый чугун t 1 g следующего химического состава, мас.В:

Углерод 3,2-4,5

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,5-1,2

Титан 0,16-0,20

Цирконий 0,16-0,25

Железо Остальное

Однако такай чугун в отливках имзет низкую твердость и недостаточную износостойкость в условиях сухого трения скольжения.

Наиболее близким к изобретению . по технической сущности и достигаемому результату является чугун следующего химического состава, мас.В:

Углерод 3,0-3,6

Кремний . 1,6-2,4

Марганец 0,4-1,2

Церий 0,002-0,02

Иттрнй 0 002-0 02

Титан 0,05-0,2

Ванадий 0,05-0,2

Железо Остальное

Чугун в. качестве примесей может содержать фосфор до 0,2% и серу до 0,15%.

В литом состоянии чугун имеет предел прочности в 216-226 МПа, износ в условиях сухого трения скольжения при удельном, давлении 0,5 МПа и при скорости 2 м/с составляет

0,0035-0,0065 мм/1000 м $2 ).

Недостатком известного чугуна является нестабильность фрикционных свойств в условиях сухого трения.

Цель изобретения — новьыение стабильности.фрикционных свойств чугуна.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий, иттрий и железо, дополнительно содержит азот, сурьму н кальций при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ:

Углерод 3,0-3,6

Кремний 1,6-2,4

Марганец 0,5-1,2

Титан 0,05-0, 2

Ванадий 0,05-0,2

5 Иттрий 0,002-0,01

Церий 0,002-0,01

Азот 0,12-0,35

Сурьма 0,01-0,32

Кальций 0,01-0,08

10 Железо Остальное

Присутствие в сером чугуне 0,120,35 мас.Ъ азота дополнительно микролегирует твердый раствор, повышает износостойкость и стабильность фрикционных свойств. При содержании азота до 0,12 мас.Ъ его влияние сказывается на износостойкости незначительно, а при повышении его содержания свыше 0,35 мас.Ъ пластические свойства чугуна ухудшаются.

Сурьма в количестве от 0,01 до

0,32 мас.В способствует повышению износостойкости и фрикционных свойств чугуна в отливках. При содержании сурьмы до 0,01 мас.Ъ влияние сурьмы на коэффициент трения и другие фрикционные свойства незначительно, а при содержании сурьмы свыше

0,32 мас.% уменьшается стабильность фрикциоиных свойств.

Кальций s количестве 0,01

0,08 мас.В способствует стабилизации фрикционных свойств, измельчая структуру чугуна в отливках. При увеличении концентрации кальция более 0,08 мас.Ъ снижается термическая стойкость и повышается износ при сухом трении. При содержании кальция в чугуне менее 0,01 мас.%

его влияние на фрикционные свойст40 ва незначительно, особенно в отливках с.толстыми стенками. При этом в присутствии кальция повышается эффективность использования таких химических активных металлов, как церий.и иттрий, содержанке которых в предложенном составе серого чугуна снижено.

Химические составы известного и предложенного чугунов представлены в табл. 1. 1027265

41.I 1

»((1 1 х I

1 ц l

)д I

%% I

I ч

1

5 о о

%О о

C) %"4 ь ь.

%!

Ю ь

МЪ

%% а

C) I I

C%f

М ь (»

° !

Ю

%.(%!

Ю

МЪ

C) ° !

Ю

ФЧ

C) % 3

° (М ь

МЪ о ь

4Ч

Ю

»»

C) !

i !

l I

I

I

I

I

1

I

I

1

I

I

3

1

I

1

IA

Ю

Ю

Ю

4Ч

C) ь

% (Ю

М

%4

С1 (Ч о

° »

% (Ю

М

Ю (Ч

Ю

Ю

% % о

CO ь! (Ъ

° »

C) Ю

Ъ о

МЪ

Ю

Ю

Ю (Ч

С»3

Ф»Ъ (»Ъ

1

I

1

I (I

I

1..

1

I

I й". аB и х н о

Э

Ф

1 I

1 I 1

1 Э I

3о

1 ИФЪ I

I I

Ь 4

l I

I A I ! 5х I

1 34 В3 .и 3

1 1

1 Н I

Ю(O

° g)

Э I I ХФ (((I ФХ 1

О 1 .33((:3 н» вЂ” — ч

Х(I .Э! 1 Х I Х I ХФ I о а о х I на н

Ol 1-» х I

Х! (а

Ф(ЭХ 1

33 1 (=За а I

Й! I. о е о

I и N 1

e e

Кх

I I

3 1 I

I Е 1

e lg

I йХ I их

1 . I

»»

I 1

1 Э I

I (Ц l

3» О

I N P I, I о (э о о н х

СЧ. о о

О . Р

М о- о

»в» %-! а» »»

С»»3 3Ч

L

1 в . в

1 I

09 о о

М о о (Ч ФЧ

%%Ъ %-4

% М о о а сЧ е

М Ъ

Ю С5 (Ч

С»3 О о,о

%-! сч о

° » о о

%% % ° о о

Ъ о ., о!

I !

I .1

I

1 !.

l

1

l

1 °

1 !

1

l

3

1

f

I

1 !

I

1

I !

1

1

1

1

3

I

I

1

l

1

l

I

l

1

I

1

1

1027265

Т а б л и ц а 2

Средний износ при сухом трении скольжении (мм/1000 м) при нагреве контакт ной поверхности до

Коэффи Стабильность циент коэффициентрения та трения,В

Серый чугун

Плавк

Скорость. изнашивания при торможении, мкм/кг редел прочнос и, МПа

100еС 200 С

Известный

0,078 0,39. 46

227

0,047

0,042

0,126

0,118

0,072 О, 35 42

218

Предложенный

258

0,028 0,036 0,43 86

0,078

0,030 0,45 90

276

0,020

0,060

0,028 0,46 . 94

282

0,017

0,054

0 032 0,44 92

0,066

275

0,023

Составитель Н.Косторной

Техред М, Коштура Корректор O.Билак

Редактор В.Данко

Заказ 4678/31 Тираж 627 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Серый чугун известного и предложенного составов (табл. 1) выплав- ляли в индукционных печах с кварцнтовыми тиглями емкостью 150 кг, Азот, сурьму и кальций в расплав чугуна вводили в конце плавки с использованием аэотированных ферромарганца (0,28-1,3%), феррованадия (0,09

0,36% ), металлической сурьма (0,0140,485) и лигатуры (0,035-0,27%) Испытания на износ проводились 4О на машине МГ-2 в условиях сухого трения-скольжения при скорости 2 и 5 м/с и удельной нагрузки 0,5 МПа, а скорость изнашивания при торможении определялась на инерционных стендах. 45

Повышение уровня износостойкости и стабильности фрикционных свойств при высоких значениях прочности поз» воляет ожидать увеличение стойкости на основе кальция (52% Са) . Наряду с этим расплав чугуна продували азотом в течение 27-105 с.

Температура чугуна при вводе азотированных ферросплавов, сурьм и лигатуры равна 1470.-1,500 C.

Свойства чугунов известного и предложенного составов приведены в табл. 2. изделий из чугуна предложенного состава, например тормозных барабанов, не менее, чем в 1,2 раза. Экономический, эффект от применения предложенного серого чугуна составит

380 тыс. руб. Одновременно повышается йадежность работы фрикционных изделий, работавших в скоростных, и тяжелонагруженных узлах .тре-, ния.