Серый чугун

Серый чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

СЕРЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан. цирконий, кальций, ниобий, азот и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения фрикционной стойкости, он дополнительно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мае. %: §

СОЮЗ COBETCHHX

СЭ.ИЦ О

РЕСПУБЛИК

Q9) Ol) р(д) С 22 С 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н CBTOPCMOMV CMCCCIEIOOIHV

i)5

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3529618/22-02 (22) 28.12.82 (46) 15.06.84. Бюл. 1) 22 (72) М.И.Карпенко, Б.К.Святкин, В.К.Ханин, IG.Г.Серебряков и М.В.Жельнис (71) Всесоюзный заочный политехничес кий институт (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Рюи-.Риполь Ж.С. Факторы размерной точности и состояния поверхности чугунных отливок. 35-й международный конгресс литейщиков.

"Машиностроение", 1972, с. 58.

2. Патент Англии Р 1158149, кл. С 7 А, 1969.

3. Авторское свидетельство СССР

)) 859475, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54)(57) СЕРЫЙ ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан. цирконий, кальций, ниобий, азот и железо, .отличающийся тем, что, с целью повышения фрикционной стойкости, он дополнительно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. Х:

Углерод 2,5-3,8

Кремний . 1,6-2,6

Марганец О, 2-1,0

Титан 0,03-0,2

Цирконий . 0,01-0,2

Кальций 0,01-0, 1

Ниобий 0,01-0,1

Азот 0,02-0, 1

Молибден 0,03-0,9

Ванадий 0,10-0 5

Редкоземельные металлы 0,01-0, 1

Железо Остальное

1097703

Изобретение относится .к металлур" гии, в частности, к изысканию серых чугунов для изготовления тормозных барабачов, колодок и других фрикционных отливок. 5

Известен серый чугун (1) состава, мас. 7:

Углерод 3,00-3,25

Кремний 1 80-2,10

Марганец 0,46-0,70

Сера . 0,07-0,12

Фосфор 0 15-0 25

Известный чугун обладает низкими физико-механическими и фрикционными свойствами. Твердость чугуна 207228 НВ.

Известен серый чугун (2) следующего химического состава, мас.7:

Углерод 2,0-4,0

Кремний до 2,0

Марганец 1,5-6,0

Медь до25

Молибден до 1,2

Железо Остальное

Чугун имеет высокую твердость, но низкую стойкость к термоциклированию. Повышенное содержание марганца в этом чугуне увеличивает отбел отливок, тормозит графитизацию, при- 30 водит к появлению в структуре аустенита и структурно-свободных карбидов, что снижает фрикционные свойства чугуна в отливках и его пластичность.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является серый чу.гун f3) следующего химического состава, мас. 7.:

Углерод 3,00-3,8

Кремний 1,60-2,6

Марганец 0,50-1,3

Титан О, 10-0,2

Цирконий 0,10-0,2

Кальций 0,03-0,1

Ниобий 0,01-0, 1

Азот- 0,01-0,05

Железо Остальное

Предел прочности известного чугуна 212-320 МПа, динамическая прочность 0,35-0,57 МЦж/м .

При нагреве изделий до 1373 К фрикционная стойкость составляет

1300-1720 циклов. Известный чугун обладает низкой стойкостью к термо55 циклированию.

Цель изобретения — повышение фрик" дионной стойкости.

Поставленная цель достигается тем, что серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цирконий, кальций, ниобий, азот и железо, дополнительно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. 7:

Углерод 2,5-3,8

Кремний 1,6-2,6

Марганец 0,2-1,0

Титан 0,03-0,2

Цирконий 0,01-0,2

Кальций 0,01-0,1

Ниобий 0,01-0, 1

Азот 0,02-0,1

Молибден 0,03-0,9

Ванадий О, 10-0,5

Редкоземельные металлы 0,01-0,1

Железо Остальное

Введение в высокофосфористый чугун молибдена в количестве 0,030,9 мас. 7 обеспечивает упрочнение металлической основы, повышение циклической стойкости, прочностных и фрикционных свойств. При введении его в высокофосфористый чугун в количестве менее 0,03 мас.% изменение фрикционных свойств незначительно, а при увеличении его концентрации более 0,9 мас. 7. увеличивается отбел отливок, снижаются коэффициент трения, пластичность и стойкость к термоциклированию. Обеспечивая упрочнение металлической основы, молибден позволяет снижать металлоемкость фрикционных изделий.

При содержании в чугуне 0,10,5 мас. % ванадия повышаются стойкость к термоциклированию, фрикционная стойкость и прочность. При вводе его до 0 1 мас. % положительное влияние проявляется незначительно.

При увеличении содержания ванадия уменьшается охрупчивающее влияние неметаллических включений, в результате чего повышаются фрикционная стойкость и динамическая прочность чугуна. Увеличение концентрации ванадия более 0 5 мас. % способствует уве. личению отбела, снижению жидкотекучести чугуна и коэффициента трения.

Редкоземельные металлы в количестве 0,01-0,10 мас. 7 введены в чугун как эффективные модифицирующие компоненты, обеспечивающие измельчение

3 1097 структуры, повьппение фрикционной стойкости и износостойкости благодаря образованию компактных форм графита и карбонитридов, стойких лри повьппенных температурах. Их содержание принято от концентрации 0 01 мас., когда начинает сказываться влияние

Р3М на свойства и фрикционную стойкость чугуна, и ограничено содержанием 0,10 мас. Х, так как повьппение

его концентрации снижает динамическую прочность чугуна и повьппает его, отбел.

Пример. Выплавку чугуна различных составов производят в индукционных электрических печах с кислым тиглем. Заливку расплава в оболочковые формы для получения образцов, технологических проб и отливок производят при температуре 1623-1343 К.

В табл. I приведены составы исследованных чугунов.

Микролегирование чугуна производят непосредственно в печи после десульфурации и раскисления расплава присадкой феррованадия с содержанием

35-37 ванадия и ферромолибдена с со-. держанием 59-63Х молибдена. Усвоение молибдена составляет 83Х, а усвое ние ванадия 94 . В качестве флюса при выплавке серого чугуна используют технический криолит (ГОСТ 1056-73) г а для десульфурации — кальцинированную соду.

Редкоземельные металлы вводят перед разливкой расплава в литейные ковши. Угар редкоземельных металлов в желеэоуглеродистом расплаве более высокий, чем угар микролегирующих добавок, и увеличивался с повышением

40 содержания кислорода, серы в расплаве, увеличением температуры расплава и объема присаживаемых добавок. При проведении опытных плавок температура расплава перед модифицированием составляет 1693»20 К, а количество фЯ присаживаемых РЗМ колеблется от

0 011 от массы расплава в ковше

703 4 (состав чугуна В 3) до 0,124K от массы расплава (состав чугуна и 6).

Перед и после присадки модификаторов расплав заливают в клиновые технологические пробы для определения на отбел (ГОСТ 7293-79), а после сниже» ния температуры расплава до 1643 К начинают заливку литейных форм для получения фрикционных отливок и образцов для механических испытаний. Из отливок и образцов берут пробы на ,химический анализ.

Сравнительные испытания на фрикционную стойкость проведены по известной методике оценки фрикционной теплостойкости материалов (ГОСТ

23.210-80), работающих в диапазоне нагрузок 7 — 138 кгс/см . Фрикционную стойкость известного и предлагаемого чугунов определяют при нагреве до 1100 С и прижатии образцов в осевом направлении силой до 360400 кгс/см . Смазка при испытаниях не используется.

Скорость скольжения деталей из предлагаемого чугуна может колебаться от 0,2 до 25 м/с. Температура

1100 С является температурой контактной поверхности, возникающей при нестационарном сухом трении.

В табл. 2 приведены данные определения предела прочности при растяжении и фрикционной стойкости серых чугунов опытных плавок.

Более высокий уровень фрикционной стойкости и прочности предлагаемого чугуна позволяет повысить надежность и долговечность отливок ответственного назначения узлов сухого трения и рекомендовать его для промышленного применения.

Экономический эффект составляет

17-32 руб. на тонну годного литья.

При литье в оболочковые формы отливки из предлагаемого чугуна имеют высокую размерную точность и хорошую чистоту поверхности.

1097703

Таблица1

Компоненты

Предлагаемом

Известном

4 t 5 ) 6

3,5

Углерод

3,0

2,5

3,6

3,1

3,8

2в2

1,8

Кремний

2,6

1,9

1,8

0,5

0,7

0 5

0,2

0,7

1,0

0,05 0,01

0,01

0,05

0,07

0,1

0,2

0,01 0,04

0,2

0,1

0,09

0,03 0,3

0,5

0,9

0,1

0,2

0,03

0 05

0,1

0,2

0,05 0,01

0,1

0,03 0,05

О,1

Редкоземельные металлы

0,01

0,03

0 05

0,1

0,37

Ванадий

0,1

0,32

0,5

0,08

0,02

0,05 0,02

Остальное

Азот

0,03

0,1

Остальное.Железо

Остальное

П р и м е ч а н и е: в чугуне состава У 1 содержится 0,01 мас. 7 азота, а в чугуне состава У 2 - 0,03 мас. Х азота.

Т а б л и ц а 2

Характеристики свойств чугуна

Показатели

Предел прочности при растяжении, МПа 219

312 350 382 396

420

Скорость изнашивания при торможении, мкм/гс 0,068 0,052 0,044 0,032 0,026 0,021

Фрикционная стойкость при нагреве до 1373 К, циклов 1310 1720 2805 3260 3650 4120

Относительная стойкость к термоциклированию, 7. 100

112 136

152 168

185

Марганец

Ниобий

Цирконий

Молибден

Титан

Кальций

Содержание компонентов, мас. Х, в чугуне

ВНИКНИ Заказ 4160/25 ТиРаж 603 Подписное

Филиал QHG патент, г.Ужгород, ул.Проектная, 4