Антифрикционный чугун
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Изобретение относится к металлургии , в частности к составам антифрикционных чугунов, работающих в узлах тяжёлого нагружения пар трения при отрицательных температурах. Целью изобретения является повышение стабильности антифрикционных свойств. Предложенный чугун содержит мас.%: углерод 2,8-3,6j кремний 2,1-3,8} марганец 0,7-1,2, сурьма 0,02-0,07i алюминий 0,01-0,03; каль ций 0,02-0,06,- нитриды ванадия 0,06- 0,15; иттрий 0,002-0,01, железо остальное . Использовгшие предложенного чугуна в качестве хладостойкого конструкционного материала для производства деталей, испытывающих в процессе эксплуатации высокие удельные нагрузки , значительно повышает их надежность эксплуатации, дает возможность заменить стальные литые заготовки и снизить трудоемкость изготовления агтифрикционных деталей. 2 табл. (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН (Ю 4 С 22 С 37/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4003853/23-02 (22) 07.01.86 (46) 15.01.88. Бюл. № 2 (71) Гомельский литейный завод
"Центролит" (72) Л.И.Фельдман, N.È.Медведев, М.И.Карпенко, Е.И.Марукович и А,П.Мельников (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР
¹ 956595, кл. С 22 С 37/10, 1980.
Авторское свидетельство СССР №- 1027265, кл. С 22 С 37/10, 1982. (54) АНТИФРИКЦИОННЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам антифрикционных чугунов, работающих в узлах тяжелого нагружения пар тре„„SU„„1366549 А1 ния при отрицательных температурах.
Целью изобретения является повышение стабильности антифрикционных свойств. Предложенный чугун содержит мас.Х: углерод 2,8-3,6 кремний
2,1-3,8; марганец 0,7-1,2, сурьма
0,02-0,07; апюминий 0,01-0,03; кальций 0,02-0,06; нитриды ванадия 0,060,15; иттрий 0,002-0,01, железо остальное. Использование предложенного чугуна в качестве хладостойкого конструкционного материала для производства деталей, испытывающих в процессе эксплуатации высокие удельные нагрузки, значительно повышает их надежность эксплуатации, дает возможность Я заменить стальные литые заготовки и снизить трудоемкость изготовления актифрикционных деталей. 2 табл.
1366549
4 0
Изобретение относится к металлургии, в частности к антифрикционным чугунам, работающим в узлах тяжелонагруженных пар трения при отрица5 тельных температурах, Цель изобретения — повышение стабильности антифрикционных свойств при отрицательных температурах.
Предложенный антифрикционный чугун 1ð содержит углерод, кремний, марганец, сурьму, кальций, иттрий, алюминий, . нитриды ванадия и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 2,8-3,6 15
Кремний 2,1-3,8
Марганец 0,7-1,2
Сурьма 0,02-0,07
Алюминий 0,01-0,03
Кальций 0,02-0,06 2Р
Нитриды ванадия 0,06-0,15
Иттрий 0,002-0,01
Железо Остальное
Содержание углерода принято в соот- ветствии с практикой производства антифрикционных чугунов с низким коэффициентом трения, а концентрация кремния ограничена пределами 2,13,8мас.%.. При повышении содержания ЗО кремния более 3,8 мас.% снижается .дисперсность графита, уменьшаются хладостойкость, коэффициент трения, ухудшаются механические свойства и их стабильность при отрицательных тем-З5 пературах. Содержание марганца в чугуне повышено до 0,7-1,2 мас.% для увеличения пластических свойств после термической обработки и снижения коэффициента трения, а алюминий принят в количестве 0,01-0,03 мас.%, т.е. в количестве, не снижающем пластических свойств и оказывающем необходимый модифицирующий эффект, способствующий измельченикР структуры и 45 снижению коэффициента трения.
Кальций в количестве 0,02-0,06 мас.% микролегирует матрицу, улучшает форму графита, очищает. границы зерен от неметаллических включений, повышает 50 стабильность структуры, коэффициента трения и механических свойств при отрицательных температурах. При содержании кальция до 0,02 мас.% микролегирующий эффект проявляется слабо и су- 55 щественного повышения стабильности коэффициента трения и механических свойств при отрицательных температурах не достигается. Верхний предел содержания кальция ограничен.концентрацией (0,06 мас.%), выше которой возрастает количество неметаллических включений, так как кальций полностью не растворяется в металлической основе, что приводит к снижению ударной вязкости и пластичности при отрицательных температурах.
Нитриды ванадия 0,06-0,15 мас.% измельчают структуру матрицы в литом состоянии и после термической обработки повышают износостойкость и стабильность механических свойств и коэффициента трения при отрицательных температурах. При концентрации нитридов ванадия до 0,06 мас,% измельчение структуры и повышение износостойкости и стабильности механических свойств и коэффициента трения недостаточны, а при концентрации более 0,15 мас,%. усиливаются ликвационные процессы, увеличивается неоднородность структуры и антифрикционных свойств чугуна.
Иттрий в количестве 0,002-0,01мас,X улучшает форму графита, стабилизирует структуру и повышает антифрикционные свойства чугуна в широком интервале температур. Концентрация иттрия определена экспериментально.
При увеличении содержания иттрия более 0,01 мас.% увеличивается. угар металла, усиливаются процессы коагуляции и увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен, что снижает стабильность пластических свойств. При содержании иттрия до 0,002 мас.% снижается стабильность антифрикционных свойств.
Микролегирование сурьмой в количестве 0,02-0,07 мас.% нейтрализует примеси, измельчает структуру и повышает стабильность коэффициента трения и пластических свойств в широком интервале температур. Верхний предел концентрации сурьмы (0,07 мас.%) ограничен ее низкой растворимостью в чугуне, а при снижении его менее
0,02 мас.% — увеличивается износ чугуна.
Пример. Антифрикционный чугун выплавляют дуплекс-процессом с пере- о гревом расплава до 1440-1460 С и доводкой химического состава по основным (углерод и кремний) и легирующему (марганец) компонентам в открытых электропечах и миксерах, В качестве
1366549
Химический состав чугунов, мас.7.
Элементы
Предлагаемый
Известный
1 2 3 4 5 6
Углерод
3,4
2,6
3,1
2,8
3,6
3,8
1,6
2,4
Кремний
2,6
4,0
3,8
Марганец
0,9
1,0
0 5
1,3
0,7
1,2
Сурьма
0,08
0,05
0,01
0,1
0,02
0,07
0,01
0,05
0,02
Алюминий
0,03
0,002
0,01
Церий
0,08
0,04
0,08
0,01
0,06
0,02
Кальций шихтовых материалов используют передельные и литейные чугуны, чугунный и стальной лом, ферромарганец, силикокальций металлический иттрий поУ
5 рошки нитридов ванадия, металлическую сурьму, ферроалюминий и ферросилиций.
Микролегирование сурьмой, силикокальцием, нитридами ванадия проводят в электропечах и миксерах, а модифи- 10 цирование алюминием и иттрием в разливочньгх ковшах. Заливку металла в литейные формы производят,при температуре 1350-1400 С.
В табл. 1 приведены химические 15 составы антифрикционных чугунов опытных плавок. В табл. 2 приведены механические и антифрикционные свойства чугунов опытных плавок.
При содержании компонентов в коли- 20 чествах, отличных от предложенного состава, наблюдалось снижение антифрикционных свойств при отрицательных температурах. Коэффициент трения определяют по ГОСТ 23.214-83, а общие 25 сравнительные испытания на относительную износостойкость проведены методом испытания материалов на изнашивание при ударе в условиях низких температур (ГОСТ 23.212-82). 30
Общие сравнительные испытания антифрикционных чугунов проведены по
ГОСТ 23.212-82.
Механические свойства чугунов определяли на стандартных образцах после отпуска .при 360 С в течение 2,5 ч.
Как видно из табл. 2, предлагаемый
1 чугун имеет более высокий уровень механических и антифрикционных свойств и более стабильные характеристики коэффициента трения, износостойкости и противозадирньгх свойств при отрицательных температурах, чем у базового антифрикционного чугуна.
Использование предлагаемого чугуна в качестве хладостойкого конструкционного материала для производства деталей, испытывающих в процессе эксплуатации высокие удельные нагрузки, значительно повышает их надежность эксплуатации и дает возможность заменить стальные литые заготовки и снизить трудоемкость изготовления антифрикционных деталей. формула и з о б р е т е н и я
Антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, кальций, иттрий и железо, о т л и— ч а ю шийся тем, что, с целью повышения стабильности его антифрикционных свойств при отрицательных температурах, он дополнительно содержит алюминий и нитриды ванадия при следующем соотношении компонентов, мас..7:
Углерод 2,8 — 3,6
Кремний 2, 1-3,8
Марганец 0,7-1,2
Сурьма 0,02-0,07
Кальций 0,02-0,06
Иттрий 0,002-0,01
Алюминий О, 01-0, 03
Нитриды ванадия 0,06-0,15
Железо Остальное а б л и ц а
1366549
Продолжение табл. 1
Химическнй состав чугунов, мас;Х
Элементы
Известный
Предлагаемый! 2 ) 3 J 4 (5 6
0,3
Азот
Нитриды ванадия
0,17
0,04
0,08 0 15
0,06
0,2
Титан
0,03
0,001
0,005 0,01
0,002
0,01
Иттрий
0,1
Ванадий
ОстальОсталь- Осталь-. Осталь- Осталь- Остальное ное ное ное ное
Железо ное
Та блица 2
Показатели свойств
Чугун 1
Предлагаемый звестный
1 2 3 4 5 6
334
514
556
542
526
330
Износ,мг/м м,при +20 С
0,041 0,034 0,023 0,017
0,086 0,076
3,4
1,5 2,2
1,8
1,4
2,7
0,121 0,068
0 35
0,048 0,044 0,172 0,087
-60 С
О, 062
0,41
62,4
2,8 30,7
51,1
46,8
2,5
Временное сопротивление при растяжении,ИПа
20оС
-60 С
Относительная износостойкость (эталон АЧС-5) Коэффициент трения при
-20 С
Нагрузка, вызывающая задир, ИПа при
20 с
О, 194
0,210
0,040 0,027 0,025
0,048 . 0,033 0,031
0,047 0,032 0,028
О, 196
0,318
0,064
0 053
1366549
Продолжение табл. 2
Показатели свойств
Чугун звест
3 4 5 6
26,5
-60 С
55,7 1,1
47,8
44,2
0,8
Эксплуатационная стойкость, ч при
-20 С
1570
1323
2315
2140
1450
1712
-60 С
1386
597
2252
2012
610
1608
Составитель Н.Шепитько
Редактор И.Сегляник Техред И.Дидык Корректор В.Бутяга
Заказ 6778/25 Тираж 593
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4