Чугун
ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму ванадий и железо, отличающийся тем, что, с целью улучшения антифрикционных свойств и повышения износостойкости , он дополнительио содержит алюминий при следующем соотношении мас.Х: компонентов. 3,2-3,4 Углерод 1,6-2,0 Кремний 0,005-0,04 Марганец 0,05-0,10 Сурьма 0,10-0,25 Ванадий 0,3-1,0 Алкминий Остальное Железо
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
69) А
315@ С 22 С 37 10,Д,С
ЛЕ \ ф
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ /
ДТЬ
С
И ILBTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЬЙ КОМИТЕТ COOP
ГЮ ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3585768/22-02 (22) 13.05.83 (46) 07.05.84. Бюл. В 17 (72) E.È. Шитов, С.Н. Леках, А.Г. Слуцкий, С.В. Киселев и Л.Л. Счисленок (71) Белорусский ордена Трудового
Красного Знамени политехнический институт (53) 669.15-196(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
9 521342, Ka. C 22 C 37/00, 1976.
2. Авторское свидетельство СССР по заявке I 3233589/02, кл. С 22 С 37/10, 1981. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, ванадий и железо, отличающийся тем, что, с целью улучаения антифрикционных свойств и повыюения износостойкости, он дополнительно содержит алюминий при следующем соотноаении . компонентов, мас.Х:
Углерод 3, 2-3,4
Кремний 1,6-2,0
Марганец 0 005-0,04
Сурьма 0,05-0 10
Ванадий О, 10-0, 25
Алюминий О, 3-1, О
Железо Остальное
1090749
Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок, работающих в условиях сухого трения-скольжения.
Известен чугун $1), содержащий, мас.7:
Углерод 2,5-3,5
Кремний 1 5-2,5
Марганец 0,4-0,9
Сера 0,23-0, 9
Фосфор 0,23-1,0
Железо Остальное
Известный чугун имеет низкую износостойкость и высокий коэффициент трения.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является чугун (21 следующего химического состава, мас.Х:
Углерод 3, 0-3,4
Кремний 1,6-2,2
Марганец 0,005-0,04
Ванадий О, 15-0,45
Сурьма О, 15"О, 45
Сера О, 1-0,2
Железо Остальное
Известный чугун имеет в своем составе комплекс элементов (кремний, ванадий, сурьму, марганец), легирующих 30 н стабилизирующих карбидную фазу сплава, что обеспечивает достаточно высокие механические свойства материала.
Однако использование чугуна данного состава для производства деталей антьщ фрикционных узлов трения нецелесообразно ввиду их низкой износостойкости и высокого коэффициента трения.
Целью изобретения является улучшение антифрикционных свойств и повыше- 40 ние иэносостойкости.
Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, сурьму, ванадий и железо, дополнительно содержит алюми- 45 ний при следующем соотношении компонентов, мас.X:
Углерод
Кремний
Марганец
Сурьма
Ванадий
Алюминий
Железо
Пределы содержания компонентов установлены исходя из условия получения наиболее благоприятного сочетания структуры и эксплуатационных характеристик (величины коэффициента трения и износа) сплава.
Содержание углерода (3,2-3,4X) и кремний (1,6-2,07) выбраны исходя иэ условия получения перлитной метал- лической матрицы с содержанием феррита не более 37 и ледебурита не более
27. Нижний предел содержания сурьмы (0,05X), ванадия (0,1Х), алюминия (0,37) связан с повышением износостойкости и антифрикционных свойств чугуна при минимальной степени легирования металлической матрицы. Верхний предел содержания сурьмы (О, 1X) и ванадия (0,25X) ограничивает количество карбидов в структуре до 2Х.
Увеличение концентрации алюминия свыше 1,0Х пргводит к появлению феррита и значительному повышению износа материала.
Для изучения структуры, износостойкости и антифрикционных свойств выплавляют три состава чугуна с содержанием компонентов на нижнем, среднем и верхнем уровнях. Для сравнительных испытаний используют известный состав с содержанием ингредиентов на среднем уровне. В качестве шихты для получения чугуна с низким содержанием марганца применяют высокоуглеродистые металлизованные окатыши, ферросплавы кремния, ванадия, кристаллическую сурьму и техни:ческий алюминий. Плавку проводят в ! индукционной печи с кислой футеровкой.
Образцы для испытания заливают в сухйе песчаные формы. Испытания на износ проводят в условиях сухого трения скольжения на машине типа МТ-2М при удельной нагрузке 14 кг/см и скорости скольжения 2 м/с.
Химические составы исследуемых сплавов и результаты испытаний представлены в таблице.
Как видно из таблицы, введение в состав чугуна алюминия повьппает износостойкость материала и снижает коэффициент трения. Структура сплава перлитная, .с отдельными включениями феррита до 4Х.
Микротвердость перлита 250-300 Н>.
Включения графита равномерно расположены в металлической матрице. Повышение эксплуатационных свойств материала связано с образованием сложных окисных пленок алюминия и уменьшения адгеэионного взаимодействия контактируемых поверхностей.
Уровень содержания ин гредиентов
Коэффициент трения
Относительная asХимический состав, мас.Х
Чугун
Ч А1 Fe носостойкость
С Si Ип Sb
Известный Средний 3,2 1,9 0,022 0,3 0,3
0,11
0,15 1
Предлага- Нижний 3, 2 емый
Средния 3,3
0,3
1,25 0,09
1,43 0,084
1,6 0,005 0,05 О, 1
1 8 0 022 0 075 0 175 0 65
1,64 0,087. Верхний 3,4 2,0 0,04 О, 1
0,25 1,0
Ниже нижнего 3,2
1,6 0,005 0,05 0,07 0,15
1,03 0,09
Выше верхнего 3,4 2,0 0,045
1,23. О, l2
0,12 0,3
1 ф 2
Составитель Н. Косторной
Редактор В. Иванова Техред А.Бабинец
КоррекTQp A. ТЯско
Заказ 3018/24 Тираж 603
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4
3 1090749 4
Оптимальный состав сплава содер- кий металл перед заливкой кристаллижит, Х: углерод 3,3, кремний 1,8, ческой сурьмы и технического алюминия. марганец 0,022, сурьма 0,075, алю- Легирующие элементы вводятся в чугун миний 0,65. исходя иэ условия усвоения кремния
Технология получения сплава пред- 5 30-90Х, ванадия 80-85Х, сурьмы н алюлагаемого состава заключается в рас- миния 90-99Х. плавлении металлизованных окатышей Предлагаемый состав чугуна целен электродуговой и индукционной печах, сообразно использовать для иэготовлевведении в шихту ферросплавов крем- ния подшипников скольжения, работания (75X Si), ванадия (45X V) в жид- 10 ющих в условиях сухого трения.
