Чугун

Чугун

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве червячных колес высоконагруженных редукторов. Цель изобретения - повышение износостойкостио Предложенный чугун содержит, мас.%: С 2,9-3,4; Si 1,4-2,0; Мп 0,81-1,4; Сг 0,15-0,37; Си 0,06-0,12; Р 0,15- 0,28, Ni 0,26-0,42; Ti 0,02-0,04; Sb 0,03-0,08; N 0,02-0,05; Са 6,bl- 0,03, один и более элементов, взятых из группы, содержащей Мо и W, 0,03- 0,13 и Fe остальное Дополнительный ввод в состав чугуна Sb, N и Са обеспечивает повышение износостойкости в S 1,9-2,7 раза. 2 табл. |СЛ

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (д1) 4 С 22 С 37/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4!22103/31-02 (22) 30.06.86 (46) 07.07.88. Бип. Р 25 (71) Всесоизный заочный политехнический институт (72) Б.К.Святкин, М.И.Карпенко, Г.А.Анисович, В.Ф.Бевэа, Е.И.Марукович, В.С.Мазько, В.Б.Попов, А.Я.Бабарин, В.M.Æäàíoâ м М.В.Шаламовский (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 1033565, кл. С 22 С 37/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 454164, кл. С 22 С 37/00, 1974.

„„SU„„1407987 A 1 (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано в производстве червячных колес высоконагруженных редукторов. Цель изобретения — повышение износостойкости. Предложенный чугун содержит, мас.7.:

С 2,9-3,4; Si 1,4-2,0; Мп 0,81"1,4;

Cr O,15-0,37, Си 0,06-0,12; P 0,150,28, Ni 0,26-0,42; Ti 0,02-0,04;

Sb 0,03-0,08, N 0,02-0,05; Са 0,010,03, один и более элементов, взятых из группы, содержащей Мо и W 0,030,13 и Fe остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Sb, N и Са обес- д печивает повынение иэносостойкости в Я

1,9-2,7 раза. 2 табл, !

407987

1О

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для червячных колес высоконапряженных редукторов. 5

Цель изобретения - повьппение износостойкости.

Выбор граничных пределон содержания компонентов н составе чугуна обусловлен следующим.

Содержание основных компонентов (углерода 2,9-3,4 мас., кремния

1,4 - 2,0 мас. и марганца 0,821,4 мас. ) в отливках обеспечивает исключение образования эвтектическо- 15 го цементита.

Никель (0,26-0,42 Mac. ) микролегирует матрицу, повышает плотность, дисперсность и однородность структуры и пластические свойства н толсто- 20 стенных отливках, что обеспечивает стабильность износа червячных колес и повышение прочностных свойств. При концентрации до О,?6 мас. мнкролегирующее влияние на стабильность изно- 25 са и механические свойства проявляются слабо, а при унеличении никеля более 0,42 мас. снижается твердость, ударная вязкость и износостойкость.

Медь н количестве 0,06-0,12 мас. 30 снижает коэффициент трения ° повышает дисперсность и твердость металлической основы, стабилизирует перлит, нейтрализует отбеливающее влияние хрома, способстнует дополнительному упрочнению матрицы за счет дисперсионного твердення, лоньппение трещиностойкости, что обеспечивает существенное снижение износа червячных колес. Содержание меди принято от кон- 40 центрации, при которой снижается приведенный износ и ограничено

0,12 мас., вьппе которой увеличивается неоднородность структуры из-за ликвидации меди. Нижний (0,06 мас. ) 45 и верхний (0,12 мас. ) пределы содержания определены исходя из получения мелкодисперсной и стабильной структуры перлита в отливках червячных колес с учетом повьппения твердости и сохранения пластических свойств на высоком уровне.

Введение фосфора в количестве

0,15-0,28 мас.% микролегирует матрицу, увеличивает количество центров кристаллизации, повьппает плотность

55 и твердость чугуна в отливках, повышает износостойкость, стабильность структуры и механических свойств, При концентрации фосфора до О, 15 мас. микролегирунщий эффект и поньппение износостойкости проявляются слабо, а верхний предел содержания фосфора обусловлен увеличением коэффициента трения и снижением в отливках пластических свойств и эксплуатационной стойкости в условиях высоких статических и динамических нагрузок.

Элемент иэ группы, содержащей молибден и вольфрам, и количестве

0,03-0,12 мас.% способствует улучшению механических свойств, очищает границы зерен, измельчает графит, улучшает фактор его формы, повышает плотность чугуна в отливках, что способствует повышению усталостной прочности, твердости, предела вынослиности, увеличению и стабилизации служебных свойств. При концентрации молибдена или вольфрама менее

0,03 мас. микролегирующий эффект проявляется слабо и стабилизация плотности, износостойкости червячных колес и прочности не достигается

J а при увеличении концентрации молибдена и вольфрама более О, 12 мас. снижаются пластические свойства, поньппаются коэффициент трения и твер» дость чугуна.

Содержание легирующих компонентов принято от концентраций (хром

0,15 мас., титан 0,02 мас. ), при

0 которых исключается образование эвтектического цементита в отливках червячных колес,а твердость и износо стойкость достаточно высокие, и ограничено концентрациями (хром

0,37 мас., титан 0,04 мас. ), выше которых отмечается существенное снижение пластических свойств чугуна в отливках червячных колес.

Дополнительное введение азота микролегирует и стабилизирует металлическую матрицу, повышает твердость, износостойкость и антифрикционные свойства. При увеличении азота более

0,05 мас. увеличивается концентрация нитридов по границам зерен, повышаются коэффициент трения и износ чугуна, а при концентрации азота до

0,02 мас. твердость, износостойкость

1и антифрикционные свойства чугуна не достаточны.

Сурьма в количестве О, 03»»0,08 мас. и оказывает перлитиэируюшее влияние, повышает твердость и антифрикционные свойства. Верхний предел концентра1407987 ции сурьмы ограничен содержанием, выше которого отмечается образование энтектического цементита, снижающего стабильность структуры и антифрик5 ционных свойств, а нижний - недостаточными значениями твердости и иэносостойкости при более низких концентрациях. При введении 0,01-0,03 мас., кальция очищаются границы зерен, по- lð нышаится антизадирные свойстна и снижаются коэффициент трения. При содержании кальция до 0,01 мас.% эти свойства недостаточны, верхний предел ограничен недостаточной растворимостью и увеличением износа.

Предлагаемый чугун выплавляют в открытых индукционных печах с использованием литейных и передельных чугунов, чугунного лома, никеля Hl НЗ, щ сурьмы Су1, Су2, феррофосфата, ферротитана, силикокальция, ферромолибдена, ферровольфрама и других ферросплавов, Ферромарганец, ферромолибден, ни- 25 кель вводят в печь, а силикокальций металлическую сурьму и ферротитан— в литейный ковш. Угар сурьмы составляет 15,, 12%, титана 27%. Температура чугуна при модификации1350-1400 С.

В табл.! приведен сравнительный анализ свойств чугуна известного и предложенного составов, а н табл.2— х мические составы ч г нон и У У, 35

Эксплуатационнуи стойкость чугуна и приведенный износ определяют на червячных колесах редукторов диаметро» 100 мм в масляной ванне при 5070 С в паре со стальным червяком о (HRC 50), при скорости скольжения

2,2 м/с. Режим термической обработки чугуна: нагрев до 850 С, выдержка при этой we температуре 3-5 ч, эа45 калка в масло, отпуск: нагрев до

650 С и выдержка н течение 3 ч. Струко тура чугуна в литом состоянии перлитная, графит размером 25. После термической обработки в структуре на наружной поверхности червячных колес унеличивается содержание зернистого перлита, что увеличивает твердость и износостойкость.

Испытания показали, что у предлагаемого чугуна проявляются механические свойства и признаки, не совпадающие со снойстнами известного чугуна.

Предлагаемое изобретение обеспечивает червячным колесам высокуи износостойкость, более стабильные характеристики твердости и прочности. Отбел н отливках отсутствует, что достигается оптимальным соотношением графитируищих и отбелинаищих элементов.

Как следует из табл.1 и 2 дополнительный ввод н состав чугуна сурьмы, азота и кальция, а также частичная или полная замена молибдена на вольфрам позволяет повысить износостойкость и 1,9-2,7 раза, Фор мул а изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марг ан ец, хром, медь, фосфор, никель, титан, один или более эле ментов иэ группы, содержащей молибден, железо, отличающийся

Teì, что, с цельи повышения износостойкости, он дополнительно содержит сурьму, азот и кальций, а группа дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 2,9-3,4

Кремний 1,4-2,0

Марганец 0,81-1,4

Хром 0,150,37

Медь 0,06-0,12

< осфор 0,15-0,28

Никель 0,26-0,42

Титан 0,02-0,04

Сурьма 0,03-0„08

Азот 0,02-0,05

Кальций 0,01-0,03

Один или более элементов, выбранных из группы, содержащий молибден вольфрам 0,03-0,12

Железо Остальное

1407987

255

270

?35

275 прочность

249

261

265

269

265

270

221

218

227

235

0,08

0,05

0,03

1,8

3,5

1,2

1,8

1,3

1,5

52

48

2430

3260

37)2

3,2

2,9

1,7

2,0

2,0

Кремний

1,4

1,12

0,81

0,81

0,3) 0,15

0,3

0,42

0,35

0,26

0,8

0,08

0,05

0,03

Сурьма

0,02

0,01

Кальций

Твердость наружной поверхности НВ

Твердость внутренней зоны НВ

Коэффициент трения

Приведенный износ червячных колес, мг/м ч

Износ при торцовом трении, мг/гс

Эксплуатационная стойкость, ч

Марганец

Хром

Никель

265 260

235 225

0,04 0,05 0,03

38)8 3420 3876

Таблица 2

3,4 2,9 3,4

l,4 2,0 1,4

l,4 0,81

0,37 0>15 0,37

0,42 0,26

0,08 0,03

0,03 0,01 0,03

1407987

Продолжение табл.2

0,0

0,22.0 5

0,28

0,15

0912

О 06

0,3

Медь

0,10

0,03

0,2

0,07

0,05

0,03

0,12

0,02

0,1

0,04 0,02 0,04

0,03

Железо

Остальное

ОстальОсталь- Осталь- Остальное ное ное

Остальное ное

П р и м е ч а н и е.Известный чугун содержит 0,1 мас.Й ванадия

Редактор Г.Волкова

Заказ 3276/29 Тираж 594 Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Азот

Фосфор

Молибден.

Вольфрам

Титан

0,28 0,15

0,12 0,06

0,12

Составитель Н.Косторной

Техред М. Ходанич Корректор C.черни

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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