Антифрикционный чугун

Антифрикционный чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

-/.АНТИФРИКЦИОННЫЙ ЧУГУН, содержапщй углерод, кремний, серу, марганец , фосфор и железо, отличающийся тем, что, с целью повьшения антифрикционных и механических свойств, он содержит компоненты при следующем их соотношении, мас;%: Углерод2,80-3,60 Кремний2,40-4,40 Сера0,93-1,40 Марганец0,10-0,40 Фосфор0,10-0,30 Железо . Остальное 2. Чугун ПОП.1, отличающийся тем, что сумма углерода, кремния и серы равна г(СсЗ + Si - sl)% 4,3 - 6,6..

СОЮЭ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК () 9) (11) 4(51) С 22 С 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPGHOMY .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3508409/22-02 (22) 03.11.82 (46) 23.04.85. Бюл. № 15 (72) А.А.Жуков и С.В.Давыдов (53) 669. 15-196 (088.8) (56) 1.ГОСТ 1585-70.

2.Авторское свидетельство СССР № 521342, кл. С 22 С 37/00, 1975.

3. ."Изв.вузов. Сер. Машиностроение", 1965, ¹ 2, с. 7154. (54.)(57)7.АНТИФРИКЦИОННЫИ ЧУГУН, со- . держащий углерод, кремний, серу, марганец, фосфор и железо, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повышения антифрикционных и механических свойств, он содержит компоненты при следующем их соотношении, мас.7.:

Углерод 2,80-3,60

Кремний 2,40-4,40

Сера 0,93-1, 40 Марганец О, 10-0,40

Фосфор О, 10-0,30

Железо Остальное

2. Чугун по н.1, о т л и ч а ю — шийся тем, что сумма углерода, кремния и серы равна

Х(С + Lsd Ы) = 4, 3 — 6,61

4 1151

Изобретение относится к металлургии, а именно к металлургии сплавов иа основе железа и углерода, дополнительно содержащих кремний, марганец, серу, фосфор, и может быть использовано при изготовлении различных деталей и узлов, работающих в жестких условиях сухого и полусухого трения и износа, а также при смазке, в том числе, граничной, трущихся поверхнос- 10 тей.

Известен аитифрикционный чугун марки АЧК-2 Я, содержащий, мас.%:

Углерод 2,6-3,0

Кремний 0,8-1 3

Марганец 0,3-0,6

Сера До 0,12

Фосфор До 0,15

Однако этот чугун имеет недостаточный уровень прирабатываемости и 2g иэносостойкости, особенно при трении без смазки.

Известен чугун (2), содержащий, мас Ф% Ф

Углерод 2» 5-3у 5 25

Кремний 1,5-2,5

Марганец 0,4-0,9

Сера О, 23-0,9

Фосфор О, 23-1,0

Железо Остальное

Этот чугун предложен как износостойкий для изготовления доводочного инструмента, а не как антифрикционный, однако высокое содержание серы в нем позволяет рассматривать его как близкий налог предлагаемого антифрикционного чугуна.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является сернистый чугун f3), содержащий, мас.%: 4О

Углерод 3,3-3,5

Кремний 1,4-1, 7

Марганец 0,6-0,9

Фосфор Не более 0,3

Сера О., 2-0, 90

Железо Остальное

Этот чугун обладает рядом ценных свойств. Так, он малочувствителен к росту давления на контртело.

При давлении 6,2 кг/см его износ составляет 9,7 мг/см км, а при давлении 12,0 кг/см

16,6 мг/см км.

Однако низкий уровень содержания кремния и легирование цементита мар- 55 ганцем увеличивают длительность графитизирующего отжига, что при высоком содержании углерода ведет к фор-

581 2 мированию редких и крупных включений графита отжига рыхлой, хлольевидной формы, которые раэупрочняют матрицу чугуна.

Целью изобретения является ловышение антифрикционных и механических свойств.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, серу, марганец, фосфор и железо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

Углерод 2,8-3,6

Кремний 2,4-4,4

Сера 0,93-1,4

Марганец 0, 1-0,4

Фосфор О, 1— - 0,3

Железо Остальное

Увеличение содержания серы в чугуне обеспечивает в последнем высокий уровень антифрикционных свойств и противозадирных характристик, чему в значительной мере способствует наличие сульфидиой фазы и перлитизирующее влияние серы.

При высоком содержании серы, но при низком содержании марганца в чугуне возрастает уровень степени компактности включений графита отжига вплоть да появления шаровидных форм последнего.

Высокое содержание серы за счет усиления отбела чугуна позволяет существенно повысить содержание кремния, не опасаясь выделения первичного графита. Это дает возможность резко сократить длительность графитизирующего отжига.

Кроме того, в высококремнистом чугуне феррит перестает быть фазой с резко пониженной износостойкостью, к тому же высокое содержание кремния интенсифицирует зарождение большого числа центров графитизации в белом чугуне при отжиге по всему объему металла, изменяя характер распределения включений графита отжига.

Нижний предел содержания углерода обусловлен тем, что в более ниэкоуглеродистых чугунах выделяется слишком мало графита отжига и чугун перестает быть антифрикционным.

Верхний предел обусловлен трудностью растворения большого количества углерода в жидком металле, содержащем много кремния и серы (элементов, снижающих растворимость углерода.в расплаве).

1151

Нижний предел содержания кремния обусловлен тем, что при более низкой концентрации кремния в металле длительность отжига резко увеличивается, а количество включений углерода от5 жига (графита) уменьшается, материал становится похожим на ковкий чугун (типа АЧК) .

Верхний предел содержания кремния обусловлен тем, что при более высо- 1р ком содержании этого элемекта становится затруднительным получение в металле перлита в достаточном количестве даже при резком охлаждении после отжига. 15

Нижний предел содержания серы обусловлен тем, что при меньшем содержании серы в чугуне его антифрикциокные свойства снижаютея до уровня известного чугуна. Верхний предел обусловлен тем, что при более высокой концентрации серы начинается настолько сильное расслоение расплава на две жидкости (высокозернистую низкоуглеродистую и низкозернистую 25 вырокоуглеродистую), что даже интенсивное перемешивание и эмульгирование жидкого чугуна перед разливкой в литейные формы не в состоянии обеспечить гомогенность материала получа- о емых отливок.

Содержание марганца ограничено (0,4X) ввиду того, что при более высоком его содержании образуется слишком большое количество сульфидов мар35 ганца в расплаве еще до начала затвердевания отливок, что ведет к снижению жидкотекучести расплава и формозаполняемости, плохому питанию отливок прибылями, склонности к горячим трещинам в местах скопления руль-. фидов, значительному ослаблению металлической матрицы, ухудшению прирабатываемости трущихся поверхностей и нейтрализации части серы, что сни581 жает ее положительное влияние на степень KQMIIBKTHocTH графита отжига.

Фосфор оказывает благоприятное влияние на антифрикционные и противсзадирные свойства чугуна, однако в чугунах с компактным графитом включения фосфидной эвтектики (особенно при расположении в виде сетки) отрицательно влияют на пластичкость н ударную вязкость металла. Поэтому содержание фосфора ограничено (0,37), так,.как при более высоком содержании включения фосфидной эвтектики начинают образовывать именно сетку.

При содержании марганца и фосфора ниже О, 17. они являются примесными элементами и заметного влияния на свойства чугуна не оказывают.

Для сравнительных испытаний выплавлены сплавы Ф 1-9 с переменным содержанием элементов. Химический состав, механические и триботехнические свойства чугунов В 1-9 приведены в таблице. Триботехнические исследования выполнены по методике

ВНИИНИАШ, причем условия полусухого трения моделировались при cMasKe дистиллированной водой.

Длительность графитизирующего отжига при 950 С составляет 1 ч, о что в 8-!2 раз меньше длительности отжига обычных ковких чугунов, в том числе и АЧК-2.

Анализ данных таблицы показывает, что предлагаемый чугун обеспечивает положительный эффект по сравнению с известным во всем интервале концентраций компонентов.

Экономический эффект от использования предлагаемого актифрикционного чугуна обусловлен повышением износостойкости изготовленных иэ него деталей и при замене им сплавов на основе меди может составить 600800 руб. на 1 т металла.

1151581

Содержание элементов, мас,7, Сплав, Ф

Ип

2,80

0,93 0,40

1, 11 0,40

1,40 0,40

0,93 О, 10

0,93 0,40

1,40 О, 10

1,40 0,40

0,90 0,40

0,90 0,90

4,40

0,30

3,40

3,23

0,30

2,40

3,60

0,30

2,40

О, 10

2,80

2,40

0,30

2,80

0,10

4,40

3,60

0,30

4,40

3,60

2,80

0,30

2,40

3,50

0,30

1,70

Продолжение таблицы

Антифрикционные свойства

Иеханические свойства

Сплав,У

Износ, мг/см ° км, ИПа

НВ, MIIa

Коэффициент . трения

2100

7,0 0,10

280

5,8

0,09

292

2210

271

4,4 0,07

2200

0,10

8,2

246

1970

6,7

0,09

253

2100

12,2

О, 13

240

1800

245

11,4

0,12

1970

8,8

0,11

238

1970

22.1 О

222

0,18

16,6

П р и м е ч а н и е. Триботехнические исследования проведены при давлении колодки с образцом на контртело:, равным 120 ИПа.

Тираж 583 Подписное, r.Унзород, ул.Проектная, 4