Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий и железо, отличаюцийс я тем, -что, с целью повмления износостойкости и коэффициента трения, он дополнительно содержит фосфор при следуннцем соотношении ингредиентов , мае,%: Углерод 2,0-3,6 Кремний 0,5-2,5 Марганец 0,4-1,5 Й1тан 0,08-0,2 Ванадий 0,05-0,2 Церий . 0,002-0,02 Фосфор 1,0-4,0 Железо Остальное с S

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

Ц

РЕСПУБЛИН (19} (11}

3(5}} С 22 С 37 .10

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ц

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ (21) 3394301/22-02 (22) 09.03.82 (46) 07.03.84. Бюл. }} 9 (72) Э.Л.Воробьева, П.Я.Клепач, A.Т.Головатый, A.À,Ôéëèïïåíêîâ, С.В.Кочевых, Л.Г,Колычева, Ю.И.Сухарников, Б.Л.Левинтов и В.Р.Пирожников (71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов (53) 669 ° 13.018.294(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 834206, кл. С 22 С 37/10, 1981.

2. Авторское свидетельство СССР

}} 815064, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий и железо, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повьааения износостойкости и коэфФициента трения, он дополнительно содержит фосфор при следунщем соотношении ингредиентов, мас.Ф:

Углерод 2,0-3,6

Кремний 0,5-2,5

Марганец 0,4-1,5

Титан 0,08-0,2

Ванадий 0,05-0,2

Церий 0,002-0,02

Фосфор 1,0-4,0

Железо Остальное

1077945

Изобретение относится к металлургии, в частности к серым чугунам с компактным графитом для производства тормозных колодок железнодорожных вагонов.

Известен серый чугун (1), применя- 5 емый для отливки тормозных колодок, следующего состава, вес.%:

Углерод 2,0-3,6

Кремний 0 05-2г5

Марганец 0,2-1,5

Титан 0,005-0,07

Ванадий 0 05-0,2

Алюминий 0 05- 0,2

Медь 0,01-1,0

Фосфор 1,0-4,0 15

Железо Остальное

Этот чугун имеет повышенный коэффициент трения, определяемый наличием в структуре сплошной сетки фосфидной эвтектики, которая, подплавляясь в процессе трения, играет роль смазки.

Недостатками известного чугуна являются склонность к образованию в структуре эвтектического цементита при кристаллизации, что приводит к снижению коэффициента трения, низкая износостойкость металлической основы чугуна в связи с малым содержанием в составе чугуна карбидообразующих элементов.

Наиболее близким к предложенному по технической сущности является чугун (2) следующего химического состава, вес.%:

Углерод 3,0-3,6

Кремний 1, 6-2,4

Марганец 0,4-1,8

Титан 0,05-0,2 анадий 0,05-0,2 ттрий 0,002-0,02

Церий 0,002-0,03 40

Железо Остальное

Чугун этого состава не имеет в структуре отбела благодаря присадке элементов группы РЗМ. Комплексные карбиды и Т упрочняют матрицу, 45 усиливают модифицирующий эффект,что позволяет получить плотную структуру с мелким кристаллическим зерном, обладающую высокими црочностными характеристиками. 50

Однако указанный чугун имеет низкий коэффициент трения, что не позволяет использовать его для работы в тяжелых условиях торможения.

Цель изобретения — повышение иэиосостойкости и коэффициента трения чугуна.

35

Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий 60 и железо, дополнительно содержит-фосфор при следующем соотношении компонентов, вес.ti

Углерод; 2,0-3,6

Кремний 0,5-2,5

Марганец 0,4-1,5

Титан 0,08-0,2

Ванадий 0,05-0,2

Церий 0,002-0,02

Фосфор 1,0-4,0

Железо Остальное

Оптимальное содержание элементов в чугуне составляет, вес.В: С 3,3, Si 1,9; Ми 0,8; Т 0,1; Ч 0,1;

Се 0,004; Р 3,0.

При введении в состав чугуна 1,04,0Ъ Р модифицирующее действие Се, присутствующего в чугуне, усиливается. Церий действует как актчвный графитизатор, способствующий образованию компактных включений графита вместо розеточно-разветвленных, в результате чего повыаается износостойкость.

Исследование взаимного влияния содержания фосфора и церия на образование отбела.показало, что при содержании в чугуне Се в пределах

0,002-0,02% существует концентрационная область содержаний Р, не приводящая к отбелу чугуна. Интервал содержания Р, равный 1-43, лежит внутри этой области, благодаря чему отбел, являющийся признаком брака, не образуется.

Чугун содержит в структуре сплошную сетку фосфидной эвтектики, которая, подплавляясь в процессе трения, играет роль смазки и определяет повышение коэффициента трения.

Изучение свойств чугуна по данному, изобретению проводилось в сравнении с базовым чугуном. 3а базовый принят серый чугун для тормозных колодок, отливаемых по ГОСТ 6921-74.

Оптимальное содержание элементов в чугуне, вес.Ъ: С 3,2; Ми 1,0; 5i Ор7;

P 2. Однако колодки, отливаемые из этого серого чугуна, обладают низкой износостойкостью и недостаточными фрикционными свойствами.

Химический состав, физико-механические и служебные свойства предложенного, известного (2j и базового чугуна приведены в таблице.

Величина коэффициентов трения, например, тормозных колодок зависит от начальной скорости торможения.

При торможении с начальных скоростей движения выше 110 км/ч тормозная эффективность колодок из предложенного высокофосфористого чугуна более высокая, чем у тормозных колодок из чугуна-прототипа и базового чугуна.

При более низких скоростях тормозная эффективность предложенного чугуна значительно превосходит характеристики прототипа и базового чугуна.Износостойкость тормозных колодок из высокофосфористого чугуна в 2 раза превосходит износостойкость колодок из базового чугуна.

1077945 ния обеспечивает повышение коэффициента трения на 59% и износостойкости на 60%.

Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного чугу— на обусловлен повышением служебных свойств колодок и составляет

6722800 рублей.

Предложенный чугун может быть использован также для изготовления, вкладышей для тормозных колодок. ВведенЖ в тело колодки иэ обычного серого чугуна вкладиаей из фрикционного материала эффективно с точки 5 зрения повыаения срока службы колодок. Кроме того, применение иэобретеI

Свойства

Химический состав чугуна, вес.В

Г 1 г

1 Г

Si Ип

Се

Отбел, мм

Известный

0,004 - 100

0,185

2080 4

Предложенный

0,002 1 0 118

1320 О

1390 О

0,02 4,0 160

3,3 1 9 0,8 0,1

0,1

0,004 3,0 150

0,002 0,85 120

0,03 4,3 132

0,200

0,004 1,0 135 0 350 1430 О

0,004 0,85 115 0,292 1580 О

0 004 4,0 160 0,440 1210 1

0,004 4,3 160 0,421 1200

0,002 1,0 130 0,380 1310 О

0,02 4,0 152 0,465 1250 О

0,001 0,85 115 0,262 1615 1

0,03 4,3 153 0,300 1420 8

0,2 78 0 124 2315 10

ВНИИПИ Заказ 869/18 Тираж 603 Подписное

Филиал ППП "Патент", г. ужгород, ул.Проектная, 4

3,3 1,9 0,8 0,1 0,1 0,002

3,0 1,0, 0,5 0,05 0,05

3625150202

2,85 0,92 0,42 0,04" 0,04

3,7 2,65 1,7 0,28 0,28

3,3 1,9 0,8 0,1 0,1

3,3 1 9 0 8 0 1 0 1

3,3 1,9 0,8 0,1 0,1

3,3 1,9 0",8 0,1 0,1

3,3 1,9 0,8 0,1 0,1

3,3 1,9 0,8 0,1 0,1

3,3 1,9 0,8 0,1 0,1

3,3 1,9 0,8 0,1 0,1

Базовый

3,2 1,0 0,7

Износо стойкость, %

Коэффициент тре. ния при Ч =

=65 км/г

О, 380

0,428

0,453

0,258

Тормозной путь, м

1200 0

1520 4

1800 8