Чугун
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.
