Чугун

 

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму и железо , отличающийся тем, что, с целью повышения йзносостойкос ,ти, антифрикционных свойств и снижения склонности к отбелу, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: 3,0-3,4 Углерод 1,6-2.2 Кремний 0,01-0,04 Марганец 0,25-0,45 Сера 0,15-0,25 Сурьма Остальное Железо

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И)

3(59 С 22 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЬГГИЙ

h (."- Р..-,, t „,!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ j . !!

Н АВТбРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3401950/22-02 (22) 26.02.82 .(46) 07.05.84.. Вюл. У 17 (72) Е.И. Шитов, С.Н. Леках, А.Г. Слуцкий и С.В:. Киселев (71) Белорусский ордена Трудового

Красного Знамени политехнический институт (53) 669 -15.196(088 ° 8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР

Ф 492585, кл. С 22 С 37/00, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР ,В 836185, кл. С 22 С 37/00, 1981. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму и железо, отличающийся тем, .что, с целью повышения износостойкос,ти, антифрикционных свойств и снижения склонности к отбелу, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. е1

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец 0,01-0,04

Сера 0,25-0,45

Сурьма 0 15-0,25

Железо Остальное

1090746

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях сухого трения скольжения.

Известен чугун f1) содержащий, мас.7:

Углерод

Кремний

Марганец

Магний

Железо

2,6-3,0

2,7-3,2

3,0-4,5

0,04-0,06 10

Остальное

До 0 01

До 0,02

До 0,01

Известный чугун имеет удовлетвори- Зо тельную износостойкость в условиях су хого трения скольжения (2) .

Однако при высоких скоростях сколь» жения более 2,0 и/с известный сплав

35 проявляет склонность к адгезионноиу взаимодействию с контактируеиой поверхностью. Это, в первую очередь связано с тем, что количество структурно-свободного графита, который являет40 ся оеновной смазкой на поверхности трущихся деталей, недостаточно в данных режимах работы для образования разделительного слоя необходимой толщины иежду контактируемыми поверхнос. „ тями.

Целью изобретения является повыше» ние иэносостойкости, антифрикционных свойств чугуна и снижение склонности к отбелу.

Указанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, серу, сурьму и железо, содержит компоненты в следукнцем соотно" шении, иас.X:

Данный чугун обладает недостаточной иэносостойкостью и низкиии антифрикционными свойствами.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемоиу эффекту является чугун следующего состава, мас.й:

Углерод 3,0-3,4

Кремний 1,6-2,2

Марганец Ов005 Оэ04

Сера 0,1-0,2

Сурьма 0,15-0,25

Железо Остальное

Примеси:

Хром

Никель

Фосфор

Сурьма

Железо

0,15-0,25

Остальное

При этом отношение марганца, сурьмы и серы равно 1:(6,25-15):(11,2525), а их сумма равна 0,41-0,74 мас.й.

Для получения сплава готовят три смеси ингредиентов, содержащие каждая углерод, кремний, марганец, серу, сурьму, взятых на нижнем, среднем и верхнем пределах. При этом содержание железа составляет дополнительно до 100Х каждой смеси. Для сравнительных испытаний используют известный состав при среднем содержании ингредиентов. В качестве шихты для получения предлагаемого состава используют металлизованные окатьппи, электродный бой, ферросилиций, ферромарганец, сурьму, сернистое железо.

Плавки проводят в индукционной печи с кислой футеровкой. Заливают образцы в сухие песчанные формы. Испытания на износ проводят в условиях сухого трения скольжения при удельной нагрузке 12 кг/см и скорости скольжения 1,2 м/с. Износостойкость оценивают весовым методом в граммах, отнесенных к 1000 м пробега.

Полученные сравнительные результаты приведены в таблице.

Как видно иэ таблицы, увеличение концентрации серы в пределах 0,250,45Х повышает износостойкость, снижает коэффициент трения и склонность сплава к отбелу. Структура сплава полностью перлитная. Микротвердость эвтектоида 230-270 Ни. Увеличение концентрации серы в чугуне значительно влияет на форму графита. Включения графита становятся более компактными, толщина их увеличивается в 2-3 раза, длина уменьшается -от 110-120 до 7090 мк. Совместное легирование серой и сурьмой приводит к образованию в структуре сернисто-сурьиянистой эвтектики (Sb S-FeS) с температурой плавления 620 С..В процессе трения в связи с локальныи повышением температуры, происходит частичное плавление сернистосурьиянистой эвтектнкн и образования наряду с графитом дополнительной фазы,препятствующей адгезионному взаимодействию лары трения.

Пределы содержания углерода (3,03,4X), кремния (1,6" 2,2X), марганца (0,01-0,047) выбраны исходя из получения перлитной металлической матрицы.

1090746

Уровень содержания ингредиентов

Чугун

Mn Sb S

С Si

Известный

3,3 1,8 0,02 0,20 0,15

Средний

Предлагаемый Нижний

Средний

Верхний

3,0 . 1,6 0,01 0,15 0,25

3,3

3,4

3,0

Ниже нижнего

Выше верхнего

3,4 Продолжение таблицы

Сумма Отбел, Ип+ЗЬ+8 мм

Чугун

Соотношение

Ип:Sb:S

Износ, Коэффициент г/1000 м трения

0,37

Известный 1: 10: 7, 5

Предлагаемый 1:15:25

7 0,045

0,13

0 41

5 0,033 О, 11

4 0,028 0,08

0,57

0,74

0,37

1: 10:17 5

1: 6 25: 11,25

1: 12:24

0,085

5 0,031

5 0041 013

0,57

8 0,046 0,14

1:6,85: 11,5

Ю ВФ

IHHHlI1 Заказ 3018/24 Тираж 603 Подписшое

Фшлшал ППП "Йатешт" гi Ужгород. ул.Проектная,4

Нижний предел содержания серы (0,25Х) выбран исходя из получения сплава без структурно-свободного цементита, верхний предел (0,45X) выбран исходя из того, что при содержании серы выше 0,45Х степень влияния ее на износостойкость и коэффициент трения чугуна несколько снижается.

Пределы содержания сурьмы (0,15-0,25X) выбраны: нижний исходя иэ получения удовлетворительной иэносостойкости, а верхний обусловлен тем, что при содержании в сплаве сурьмы более

0,25Х значительно повышается твердость,сплава, что ухудшает его обрабатываемость резанием, кроме того, снижается прочность чугуна. Оптималь4 ный состав сплава содержит З,ЗХ углерода, 1,8Х кремния, 0,02Х марганца, 0,35Х серы, 0,20Х сурьмы.

Технология получения предлагаемого сплава заключается в расплавлении металлизованных окатышей в электроду.говой или индукционной печах, науглераживании расплава, введении недостающего количества кремния и марганца, а также необходимого количества серы и сурьмы.

Предлагаемый сплав наиболее эффективно использовать для изготовления отливок гильз двигателей внутреннего сгорания.

Экономическии эффект от внедрения изобретения составит 33,8 тыс.руб.

Химический состав, мас. :

1,8 0,02 0,20 . 0,35

2,2 0,04 0,25 0,45 I 6 0,01 0,12 0,24

2,2 0,04 0,27 0,46