Антифрикционный чугун

 

Изобретение относится к антифрик- , ционным чугунам и может быть использовано для изготовления деталей, работающих в условиях сухого и граничного трения. Цель изобретения - ciui- жение твердости, длительности приработки , коэффициента трения и новьшение износостойкости при сохранении прочности. Чугун содержит, мас.%: С 1,8-3,6; Si 2,4-4,4; Си 0,3-5,0; S 0,92-1,40; Мп 0,1 -0,40; Р О,I - 0,30; Fe остальное.. Свойства чугуна: твердость 2070-2230 ffla; прочность 276-398 МПа; износ 7,6-8,2.мг/см км, время приработки 4,0-100 мин; коэффициент трения 0,09-0,12 (схема испыг ташш на износ - машина СКЦ-2, удельное давление 120 МПа; контртело - сталь 45х ,с твердостью 48-52 НКСэ, окружная скорость - 1,5 м/с). 1 табл. 3

CO!09 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН ур 4 С 22 С 37/10

g!"""Г йо$ 4 я

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЫЬм Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3751966/22-02 (22), 11..06.84 (46) 23.01.87. 11юл. Р 3 (71) Камский политехнический институт и Винницкий политехническии институт (72) A.À.Æóêoâ и С.В.давыдов (53) 669.15-196(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . Р 1!51581, кл; С 22 С 37/10, 1982, Авторское свидетельство СССР

N 503929, кл. С 22 С 37/IO, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Р 351921, кл. С 22 С 37/00, 1969. (54) А1ПИФРИКЦИ01!Н! !!! ЧУГУН (57) Изобретение относится к антифрнкционным чугунам н может быть нспольf зовано для изготовления деталей, работающих в условиях сухого и граничного трения. Цель изобретения — снижение твердости, длнтельностн приработки, коэффициента трения н повышение износостойкости нрн сохранении

-прочности. Чугун содержит, мас.Х:

С 1,8-3,6; Si 2,4-4,41 Си 0,3-5,0;

S 0,92-1,40; Ип 0,1 -0,40; Р 0,1

0,30; Fe остальное. Свойства чугуна: твердость 2070-2230 НПа; прочность

276-398 Иllа; износ 7,6-8,2.мг/см км, время приработки 4,0-100 мнп; коэффициент трения 0,09-0,12 (схема испы-. ташш на износ — машина СЩ-2, удельное давление 120 HIIa; контртело— сталь 45х .с твердостью 48-52 НКСэ, окружная скорость — I 5 м/с). 1 табл.

1285045 (С,)+ (Si)-М 7

Хоэффиииент трения

1!В,)Ша

Время приработки, мин

Иэнос

Ф мг/см °

» км

G 4,ÈÏà

Сплав

Сн

С Si

5,0 376 2420 140

18,3 0,14

20,5 0,15

0,10

7,8 0,10

7,6 Î,II

19,6 0,12

l9,l 0>11

8,2 О.ОЧ

8,1 0,10

29,! 0,14

0,48 1,45 0>35 5,10 5>10 361

2320 140

3,70 2,30

l,80 4,40

5,28 389 . 2200 80

4,60 285 2100 40

4,94 338 2170 60

0>40 0,92 0,30 5>0

2290 120

2420 140

6,68 351

3,20 331

3,23 398

6,60 276

4,85 340

0,10 0,92 0,10 0,60

0>15 ° 00 0>)5 3>20

0>IO 0,92 О,!О 5,00

0,10 1 ° 40 0 ° !О 5>00

1,0 0,05 0,20 1,5

6 3,40 4,20

1,80 2,40

1,80 2,40

2230

8О

3,60 4,40

2070 100

2300 180

3,00 1,9

)>

Содержит также 1,0 мас.2 никеля н 0,5 мас.Х ллолнадена

Изобретение относится к металлургии> в частности к чугунам, и может быть использовано при изготовлении различных деталей и узлов, работающих в жестких условиях сухого и полу- 5 сухого трения и износа, а также при смазке, в том числе граничной, трущихся поверхностей.

Хил)ически)) состав, мас.X

):):-I)) 1,70 4,50 0,05 0,90 0,08 0,25

3 60, 2,40 0,10 1,40 0,)0 0>30

2,70 3,40 0,25 1,16 0,20 2,65

В индукционной печр) выплавляют чугун составов I 10. Механические свойства определяют на литых образцах 35 12 мм, отожженных при 1223 К в течение 1-4 ч с последующим охлаждением на воздухе.

Антифрикционные свойства чугунов исследуют при удельном давлении об1 разца на контртело в 120 NIIa/ñì

Контртело изготавливают из стали 45Х с последующей закалкой до HRC 48-52, Окружная скорость равняется 1,4—

1,5 м/с. Для моделирования полусухого трения используется дистиллированная вода, которая одновременно служит и охлаждающей жидкостью. Время испытаний для предлагаемого чугуна

3 ч, для известного 4 — 5 ч, включая время приработки, Для определения весового износа образцы взвешивают на аналитических весах с точностью + 0,0001 r. Коэффициент трения определяют в. соответствии с гребованиями инструкции по эксплуатации машины трения СМЦ-2. Измерение паРаметРов шеРоховатости Н4)„и и Н «с

Цель изобретения — снижение твердости, длительности приработки, коэффициента трения и повышения его износостойкости при сохранении прочности.

Результаты выполнения примеров, ипл)0стрирующих предлагаемый способ, приведены в таблице. осуществляют по методике измерения параметров шероховатости MH 41-75.

Нижний предел содержания углерода (1,8 мас.7.) обусловлен тем, что при содержании меди на верхнем уровне (5 мас,X) резко уменьшается растворимость углерода в высокомедистых расплавах. Однако снижение доли компактного графита отжига при содержании углерода на нижнем уровне компенсируется интенсивным выделением высокомедистой фазы в виде компактных включений, обладающих высокими антифрикционными свойствами. Верхний предел по углероду (3,6 мас.Ж) обусловлен трудностью растворения большего количества углерода в жидком металле, содержащем много кремния (4,40 мас,7) и серы (1,4 мас.X) элементов, снижающих растворимость углерода в расплаве.

Нижний предел содержания кремния (2,4 мас.X) обусловлен тем, что при более низкой концентрации кремния в металле длительность отжига резко увеличивается, самоотжиг становится практически неосуществимым, а коли1285045 чество и морфология включений углерода отжига (графита), а следовательно, и свойства изменяются в худшую сторону. Верхний предел содержания кремния (4,4 мас.%) обусловлен тем, что при более высоком содержании этого элемента становится затруднительным получение в металле перлитной структурной составляющей. Оговоренное сочетание углерода и кремния обеспечи- 10 вает сокращение времени отжига чу1 гуна.

Нижний предел содержания серы (0,92 мас.%) обусловлен тем. что при меньшем содержании серы в чугу- 15 не его антифрикционные свойства близки к уровню известного чугуна.

С ростом содержания серы происходит сфероидизация графита отжига, измельчение матрицы чугуна и ее перлитизация, сокращение длительности графитизирующего от>кига, что повышает комплекс механических и антифрикционных свойств. Верхний предел (1,4 мас.%) обусловлен тем, что при

25 более высокой концентрации серы начинается расслоение расплава на высокосернистую низкоуглеродистую и иизкосернистую высокоуглеродистую жидкости, что не дает возможности обес- . печить гомогенность материала получаемых отливок. 1<роме того, для таких высокосернистых расплавов характерны особый вид "кипа" (кипения) с выделением $0 и образованием газо- 35 вых раковин в отливках.

Содержание марганца ограничено верхним пределом 0,4 мас.% ввиду того, что при более высоком его содер — 10 жанни образуется слишком большое количество сульфидов марганца (Иг18) в расплаве еще до начала затвердевания отливок, что ведет к снижению жидкотекучести расплава и формозапол- 45 няемости, плохому питанию отливок прибылями, склонности к горячим трещинам в местах скопления сульфидов, значительному ослаблению металлической матрицы и падению прочностных свойств, ухудшению антифрикционнщх свойств и нейтрализации части серы.

Это снижает ее положительное влияние на степень компактности графита отжига.

Фосфор оказывает благоприятное влияние на антифрикционные свойства чугуна, однако в чугунах с компактным графитом включение фосфилной эвтектш;и (особенно в виде сетки) отрицательно влияет lla прочностные свойства металла. Поэтому содержание фосфора ограничено 0,3 мас.%, так как при более высоком содержании фосфидная эвтектпка начинает образовывать именно сетку. В условиях сухого и полусухого трения прп высоких удельных нагрузках, из-за высокой твердости и хрупкости, фосфидная эвтектика в виде сетки интенсивно разрушается и продукты разрушения резко усиливают износ трущихся поверхностей.

При содержании марганца и фосфора ниже Т),1 мас.% они не оказывают влияния па свойства чугуна.

11ижпий предел содержания мсдп ottредепяется тем, что до 0,3 мас.% меди оно не оказывает заметного влияния на свойства чугуна. Верхний предел по меди (5,0 мас.% ) выбран в связи с тем, что при более высоком соI держании этого элемента он начинает сильно тормозить процесс графитизации чугуна при отжиге. 1(роме того, в этом случае медь на гинает интенсивно переноситься па коптртело, образуя.

1 на его новерхности не только медистую пленку, но и наросты, способствующие резкому снижению антифрикцпонных свойств.

Сравнение свойств предлагаемого чугуна и известного показывает, что предлагаемый чугун при более низкой твердости и равной прочности имеет благоприятное сочетание антифрикционных свойств, что позволяет, повысить надежность и долговечность.изготавливаемых из него деталей.

Формулa изобретения

Лнтифрикциопный чугун, содержащий углерод, кремний, медь, серу, марганец, фосфор и железо, о т л и— ч а и шийся тем, что, с целью снижения твердости, длительности приработки, коэффициента трения и повышения износостойкости при сохранении прочности, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

5 глероц 1,80-3,60

1(pe! IHilH 2,40-4,40

Иедь 0,30-5,00

Сера 0,92-1,40

Иарганец 0,10-0,40

Фосфор 0,10-0,30

)железо Остальное