Чугун

 

, содержащий углерод, кремний, марганец хром, медь, ванадий, бор, фосфор и железо, отличаю- . ш и и с я тем, что, с целью повышения контактной прочности, износостойкости и антиэадирных свойств он дополнительно содержит теллур, магний и мышьяк при следующем соотношении компонентов, вес. %: Углерод3,О-4,4 Кремний. 1,4-2,0 Марганец0,6-1,3 ХромО,2-О,9 Медь0,2-0,7 ВанадийО,2-О,7 Бор0,06-0,12 ФосфорО,О2-0,1 ТеллурО,О6-О,1 § Магний0,02-0,05 Мышьяк0,О5-О,2 (О ЖелезоОстальное

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

3(ц) С 22 С 37/10

ОЛИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3422696/22-02 (22) 14.04.82 (46) 07.09.83. Бюл. ¹ 33 (72) В. А. Коляда, Н. П. Жабогинский, Ф. И. Яковлев, А. А. Аксенко, В. П. Бу-. лыжин, А. М. Пучканев и Н. В. Игнатьев (71) Харьковский ордена Ленина и ордена Октябрьской Революции моторострои- тельный завод "Серп и молот (53) 669.1 5.196 (088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР № 836186, кл. С 22 С 37/10, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР

¹ 494426, кл. С 22 С 37/00, 1976. . (54) (57) Ч ТУЦ, содержащий углерод, кремний, марганеп, хром, медь, ванадий, бор, фосфор и железо, о т л и ч а ю„.SU„„. !03997 А шийся тем, что, с целью повышения контактной прочности, износостойкости и антиэадирных свойств,он дополнительно содержит теллур, магний и мышьяк при следующем соотношении компонентов, Вес. %:

Углерод 3,0-4,4 Кремний, 1,4-2,0

Марганец 0,6-1,3

Хром 0,2-0,9

Медь 0,2-0,7

Ванадий 0,2-0, 7

Бор 0,06-0,12

Фосфор 0,02-0,1

Тели ур 0,06-0,1

Магний 0,02-0,05

Мышьяк 0,05-0,2

Железо Остальное

1039978

Изобретение относится к металлургии, s частности к чугунам, испольэувмых для деталей, работающих в условиях трении с высокими контактными напряжениями, например, для толкателей.snanaHRoro механизма двивателя внутреннего сгорания.

Известен чугун, содеркаший, углерод, кремний, марганец, кром, никель, молибден, ванадий, фосфор, азот, железо -, остальнов 111

Однако данный чугун является сложным в технологии его изготовлении, Ввод газообразного азота в жидкий металл требует использования специальньк устройств, позволяющих обеспечить усвоение требуемо45 го количества азота, повышает трудоемкость изготовления отливок, снижает температуру жидкого чугуна, что отрицательно сказывается на его жидкогекучести. Кроме того, укаэанный чугун имеет 20 низкую контактную прочность, так как легирование ванадием и азотом фосфид- .

HDN эвтектики существенно охрупчиваег чугун, в результате чего происходит

BbIKpalUMBaHHe (скалывание) материала 25

Ф под действием контактных нагрузок вначале no rpaHHHaM эвтектических зерен, а затем по другим местам металлической матрицы.

Наиболее близким к предлагаемому Э0 .. по технической сущности и достигаемому результату является чугун f2) содержащий, вес %:

Углерод 3,2-4,2

Кремний 1,0-2,0

Марганец 0,6-1,2

Хром 0,25-0,8

Медь 0,4-1,2

Ванадий 0,2-0,6

Фосфор 0,4-1,0

Бор 0,005-0,03

Железо Остальное

Известный чугун имеет ряд недостатков. В укаэанных пределах бор образует в основном твердый раствор замещения с ф, -железом и твердый раствор внедрения с )" -железа. Фосфидная эвтектика при этом концентрируется в тех частях чугуна, кокоторые затвердевают последними, выделяясь по границам эвтектичесмщ зерен. Образукзцаяся тройная фосфидная эвтвктика стэдиг имеет низкую температуру плавления, а поперечные разЬ меры границ эвтектическнх зерен чугуна достигают 3 -, 5 мкм, что, *существенно снижает работу разрушения матрицы и способствует интенсивному выкрашиванию ее в условиях износа . при циклическом нагружении. Контактная, прочность, ангиэаднрные свойства и износостойкость известного чугуна невысокиее.

Бель изобретения - повышение контактной прочности иэносвсгойкости и антиэадирных свойств.

Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, ванадий, бор, фос- фор и железо, дополнительно содержиг геллнер,:магний и мышьяк при следующем соотношении компонентов, вес. %:

Углерод 3,0-4,3

Кремний 1,4-2,0

Марганец 0,6-1,3

Хром 0,2-0,9

Медь 0,2-0,7

Ванадий 0,2-0,7

Бор 0,06-0,12

Фосфор 0,02-0, 1

Теллур 0,06-0,1

Магний 0,02-0,05

Мышьяк 0,05-0,2

Железо Остальное

В предложенном составе чугуна образуквциеся карбиды хрома, ванадия и бора способствуют повышению твердости, прочности и износостойкости. Наличие твллура в указанном соотношении способствует процессу кристаллизации сплава с образованием устойчивого первичного цеменгита, не распадающегося в интервале эвтекгоидных температур, s также обеспечивает наилучшую жидкотекучесть чугуна. Склонность жидкого металла при этом к переохлаждению увеличиваегся до 308-313 К, что позволяет получить высокую однородность структуры.

Увеличение содержания гвллура свыше

0,1% не сказывается на дальнейшем yseличении переохлаждения сплава, а жидкотекучесгь. при этом заметно снижаегся.

Введение в чугун магния в количестве

О, 02-0,05% способствует образованию мелкодисперсных карбщ ов магния раэличl ных модификаций (Ng С и М СЭ, а также нитридов магния Nlg и ). Указанные карбиды не:растворяются в жидком чугуне, и .распределяясь по гранйцам зерен, упрочняюг матрицу, что повышает кОнтактную прочность и антизадирныв свойства. При увеличении содержания ма1 ния более 0,05% количество и состав карбидной фазы не меняется.

Кроме того, магний с мышьяком образуют соединения Ь(5 я которые являются весьма устойчивйми к распаду при высоких температурах (до 1000 С) и, 103

Т а блица

Химический состав> вес, %

Чугун

Хром

ЖелеМышь- Ма як ний

Теллур

Бор

Углерод

Кремни Марга ец

Фосфор

В анадий

Медь зо

Предлагаемый

1 0,15 2,8 1,4 0,4

0,11. 0,12 0,18 0,022 0,02 0,03 0,015 Остальное ..

1,7 1,3 0,2 0,20 0,20 0,06 0,06 0,05 0;02 — //2 0,10 4,3

P. .3 .002 35

0,6 0,9; 0,52 0,48 0,09 0,08 0,08 0,043 — //.

2,0

4 0,01 5 3,0 1,4 0,85 0,75 0,7 0,7 0,12 0,10 0,20 0,05 — //5, 025 4,7 2,0 . 1,5 1 0 0,8 0 75 0,18 0,14 0,25 0,07 — //

Извес ный

6 0,6

3,2 1,2 0,7 0,4 0,6 0,30 0,01

1,0 0,75 1,0 0,5 0,03 — //4,0 1;9

7 0,9

При оценке антизадирных свойств образец испытывали при нагрузках от 25 кг в течение 2 мин. Нагрузка, при которой образовывался задир в паре трения; харак» .теризовала антизадирные свойства.

Контактную выносливость определяли по величине усилия скалывания края острозаточенного образца закаленным пуансоном, а также по количеству циклов нагружения поверхности обкатываелfbIx роликом располагаясь по границам зерен, повышают твердость и контактную прочность чугу-., на.

Фосфор в указанном количестве являет- . ся остаточным, переходящим из исходнйх.; 5 шихтовых материалов в жидкий чугун, и не оказывает при указанном соотноше- нии вредного влияния на контактную проч. ность сплава. При большем чем 0,1%- ном содержании фосфора по гранипам зерен, 10 образуется сетка фосфидной эвтектики,, . сущесиъенно понижающая прочность и пластичность металла.

Анализ типичных рентгенограмм сла;. бомагнитной фракции, вьщеленной иэ чу- 15 гуна, содержвшего 0,05-0,2 % мышьяка,покаэывает, что в указанных пределж. содержания мышьяка состав соединений

Ng Ag в чугуне не изменяется.

Механические испытания проводились, в соответствии с ГОСТ на разрывной машине мод. ИМАШ-30. ;,, - 50

Испытания на износ и антизадирные свойства проводили на машине трения

Ml-М. Пара трения состояла изиспытывае:. мого чугуна и эаколенной тали 45. fIpi .. оценке износа нагрузка составляла i5

150 кг, смазка — индустриальное масло, время испытания — 50 ч. Износ определя-. ли по потере веса образца.

9978 4

Чугун плавили в индукционной печи с кислой футеровкой. Перегрев производит ся до температуры 1410 С. Мышьяк в состав чугуна вводится либо в виде фер ромышьяка (содержание AS 32%,) либо в виде чугуна, выплавленного на базе руд .

Керченского месторождения.

Магний марки Мг-2 вводили в количестве 0,08-0,2% or массы металла в камеру KM-80 при температуре расплава

1390 С.

Заливка литейных форм осуществлялась при температуре 1340-1350 С. При атой же температуре в чугун присаживали теллур, помещая в литниковую чашу непосредственно перед заливкой.

Химические составы чугунов предлагае-. мого и известного составов указаны в табл. 1.

1039978 обраащв ирн удельном давлении

3000 кгlсм н скорости вращения

Предлагаемый

1 380

127

64

Известный

6 337

0,95 ° 10 26

0,55 8,4 54

0,47 8,1 57

1,1 10

Данные испытаний свндетельствуiот о том, что по сравнению с известным чугу-, 30 ном контактная прочность предлагаемого

Составитель Н. Косторной

Редактор А. Шандор Техред M.Tåïåð Корректор. А,Ференц

Тираж 627 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений н открытий

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

Заказ 6821/27 Филиал ППП Патент", г. Ужгороц, ул. Проектная, 4

2 420

3 470

4 454

5 402

1,5 4,5 67

14 39 88

10 36 102

08 34 82

0,6 3,2 60

740 об/мнн до момента разрушения по- верхности (шелушения).

Таблица 2

1,7 10

2,0 10

2,4 1G

2,3 10

1,3 ° 10 чугуна повысилась в среднем в 1,7-3,2 раза, износостойкость - в 2,1 - 2,4 раза,а антизацирные свойства -в 1,4-1,6 раза.