Серый износостойкий чугун для отливок

 

Изобретение относится к металлургии , в частности к изысканию серых антифрикционных чугунов для изготовления массивных деталей металлорежущих станков, работаницих в условиях трения скольжения. Цель изобретения - повышение стабильности анти- 4ФИКЦИОННЫХ свойств в отливках с толщиной стенок от 30 до 200 мм. Предлагаемый чугун содержит компо ненты в следующе м соотношении,мае.%j С 2,7-3,6, Si 1,3-2,1; Мп 0,7-1,5; Ti 0,3-0,8; Си 0,2-0,5; zr 0,1-0,3; Са 0,02-0,07; РЗМ 0,02-0,1; Mb 0,12- 0,4; Sb 0,07-0,20; Pb 0,05-0,1; Fe остальное. В чугун Дополнительно введены ниобий, сурьма и свинец для повышения твердости, задиростойкости и износостойкости матрицы измельчения структуры. Чугун имеет следующие свойства: t j при растяжении 457-565 МПА; НВ в отливках с толщиной стенок: 30 мм 245-259; 100 мм 241-255, 200 мм 235-249. Стабильность коэффициента трения при толщине стенок отливок: 30 мм 88-98; 100 мм 84-96; 200 мм 78-91. Износ при толщине стенок отливок, мкм/ч 30 мм 0,42-0,34; 100 мм 0,47-0,37; 200 мм 0,58-0,42. Время до образования задира при толщине стенок, ч: 30 мм 21,4-27,8; 100 мм 19,6-24,7, 200 мм 17,5-21,6. 2 табл. (Л с: д о 9 э tib

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СО14ИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (1% (n) (59 4 С 22 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

По ДЕЛАМ ИЗОБРКТЕНИй И ОТНРЫТЮ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ,, и „ и лвто сиомм свидкткльствм %Иод, : (21) 3968034/22-02 (22) 22. 10.85 (46) 28.02.87. Бюл. 0 8 (71) Всесоюзный заочный политехнический институт (72) Б.К.Святкин, Ю.Г.Серебряков, М.И.Карпенко, С.А.Иелтонян и Т.И.Кныш (53) 659.15-196(088.8) (56) Патент Японии У 12264, кл. С 22 С 37/10, 1970.

Патент Японии В 58-171553, кл. С 22 С 37/10, 1983.

Авторское свидетельство СССР

У 960299, кл. С 22 С 37/10, 1982. (54) СЕРЫЙ ИЗНОСОСТОЦКИЙ ЧУГУН ДЛЯ ОТЛИВОК (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серых антифрикционных чугунов для изготовления массивных деталей металлорежущих станков, работающих в условиях трения скольжения. Цель изобретения — повышение стабильности антифрикционных свойств в отливках с толщиной стенок от 30 до 200 мм.

Предлагаемый чугун содержит компоненты в следующем соотношении,мас.Х:

С 2,7-3,6, Si 1,1-2,1, Ип 0,7 — 1,5;

Ti 0,3-0,8; Си 0.2-0,5; Zr 0,1-0,3;

Са 0,02-0,07; РЗМ 0,02-0,1; МЬ 0,120,4; Sb 0,07-0,20, Pb 0,05-0,1;

Fe остальное. В чугун дополнительно введены ниобий, сурьма и свинец для повышения твердости, задиростойкости и износостойкости матрицы измельчения структуры. Чугун имеет следующие свойства: при растяжении

457-565 МПА; НВ в отливках с толщиной стенок: 30 мм 245-259; 100 мм

24 1-255 200 мм 235-249. Стабильность а

S коэффициента трения при толщине стенок отливок: 30 мм 88-98; 100 мм

84-96; 200 мм 78-9.1. Износ при толщине стенок отливок, мкм/ч 30 мм С

0,42-0,34; 100 мм 0,47-0,37; 200 мм

0,58-0,42. Время до образования задира при толщине стенок, ч: 30 мм

21,4-27,8; 100 мм 19,6-24,7; 200 мм

17,5-21,6. 2 табл.

1293241

Изобретение относится к металлургии, в частности к изысканию серых антифрикционных чугунов для изготовления массивных деталей металлорежущих станков, работающих в условиях трения скольжением.

Цель изобретения — повышение стабильности антифрикционных свойств в. отливках с толщиной стенок от 30 до 200 мм.

Поставленная цель достигается тем, что серый износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цирконий, медь, кальций, редкоземельные металлы и железо, дополнительно содержит ниобий, сурьму и свинец при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Углерод 2,7-3,6

Кремний 1,3.-2, 1

Марганец 0,7-1,5

Титан 0,3-0,8

Медь 0,2-0,5

Цирконий 0,1-0,3

Кальций 0,02-0,07

Редкоземельные металлы 0,02-0,10

Ниобий О, 12-0,40

Сурьма 0,07-0,20

Свинец О, 05-0, 10

Железо Остальное

Дополнительное введение ниобия в количестве 0,12-0,40 мас.% микролегирует и упрочняет металлическую основу, измельчает графит, повышает трещиностойкость и блокирует дефекты кристаллической структуры, повышает стабильность структуры и механических свойств, что обеспечивает повышение-износостойкости, задиростойкости и других антифрикционных свойств в отливках с толщиной стенок 30-200 мм. При концентрации ниобия до О, 12 мас.% микролегирующий эффект проявляется слабо, существенного упрочнения металлической основы не достигается и стабильнос1 ь антифрикционных свойств в от. ливках низкая. При концентрации ниобия более 0,40 мас.% увеличивается ликвация и снижается стабильность механических,.и антифрикционных свойств чугуна в толстостенных отливках.

Введение сурьмы в количестве

О, 07-0, 2 мас.% повышает твердость, задиростойкость и износостойкость матрицы, ее стабильность в отливках с толщиной стенок от 30 до 200 мм, что обеспечивает снижение износа и повышение антифрикционных свойств.

Содержание сурьмы принято от концент. рации (0,0? мас,%), с которого отмечается повышение стабильности твердости и износостойкости в отливках с толщиной стенок от 30 до 200 мм, и ограничено концентрацией 0,2 мас.%, выше которого отмечается снижение растворимости сурьмы в металлической основе н снижение динамической прочности и стабильности механичес1 ких и антифрикционных свойств чугуна.

Введение свинца в количестве

0,05-0,1 мас.% обусловлено его эффективным влиянием на снижение коэффи циента трения и измельчение структу ры в толстостенных отливках, на повышении десперсности перлита и графита, что приводит к повышению стабильности износостойкость и других антифрикционных свойств. Концентрация свинца определена экспериментально, при этом нижний предел (0,05 мас.%) может быть рекомендован для отливок с толщиной стенок 30 мм, а верхний предел содержания свинца (О, 1 мас .X)дпя отливок с толщиной стенок

200 мм. При концентрации свинца более 0 1 мас.,% возникает отбел, что снижает стабильность структуры и антифрикционных свойств.

Содержание основных компонентов

35 (углерод 2,7-3,6 мас.%, кремний

1,3-2,1 Mac„X и марганец 0,5—

1,5 мас,% определены исходя из практики производства антифрикционных чугунов для толстостенных литых де- талей металлорежущих станков. При снижении содержания углерода менее

2,7 мас.% и. кремния ниже 1,3 мас. % и повышении концентрации марганца более 1,5 мас.% в отливках повышается отбел и снижается стабильность структуры и свойст.в, а при концентрации углерода более 3,6 мас,%, кремния более 2,1 мас.% и марганца

50 менее 0,7 мас.X перлитная структура в отливках с толедлной стенки 30—

200 мм становится грубой, снижается износостойкость и стабильность антифрикционных свойств, Содержание легирующих добавок (титан 0,3-0,8 мас.%, медь 0,2

0, 5 мас.%, цирконий О, 1-0, 3 мас.%) определено экспериментально и ограничено пределами, ниже которых проч.

1293241

0,02-0, 10

0,12-0,40

0,07-0,20

0,05-0,10

Остальное

Таблица

Содержание, мас. %

Компоне нты

Известный чугун

3,2 3,6

2,7

3,7

3,8

Углерод

2,3

1,25

2,1

1,9

1,3

1ю7

Кремний

1,7

0,62

1,2

0,7

1 2

Марганец

Медь

0,10

0 5

0,3

0,2

0,3 ностные и антифрикционные свойства недостаточны,.а.выше которых снижается стабильность структуры и антифрикционных свойств в отливках с толщиной стенок от 30 до 200 мм, 5

Кальций (0,02-0,07 вес.%) и резкоземельные металлы (0,02-0, 1 мас.%) являются эффективными модифицирующими добавками, измельчающими структуру и повышающими механические свойства и износостойкость благодаря улучшению фактора формы графич а. При концентрации их до 0,02 мас.% модифицирующий эффект проявляется слабо, а при концентрации кальция более

0,07 мас.% и РЗМ более О, 1 мас.% они полностью не растворяются в матрице, повышается концентрация включения и неоднородность структуры, что приводит к снижению стабильности антифрик- 20 ционных свойств чугуна в отливках толщиной стенок от 30 до 200 мм.

Пример. Опытные плавки чугуна проведены в коксо-газовой вагранке с использованием литеиных чугунов

25 марок ЛК-3, JIKS (ГОСТ 4832-80), предельного чугуна ПЛ-1, гр. ?Ч, кл, А. кат. 1 (ГОСТ 805-80), лома чугуйного

17А (ГОСТ 2787-75), силикомарганца

СМН-17 (ГОСТ 4756-77). сурьмы СуОО (ГОСТ 1089-73), ниобия НбЗ (ГОСТ

16099-70), сурьмянистого свинца

ССу1 ферросилиция и других ферросплавов. Чугун из вагранки заливают в миксер и перегревают до 1653-1693 К 35 и микролегируют. Обработку сурьмой и модифицирующими добавками производят в ковшах и,автоклавах. Из чугунов отливают цилиндрические образцы диаметром 30 мм, технологические 40 ступенчатые пробы с толщиной стенок до 200 мм и отливки заготовки пол-. зунов, цилиндров и станин металлорежущих станков.

В табл. 1 приведен химический состав чугунов опытных плавок, а в табл. 2 их механические и антифрикционные свойства.

Предел прочности при растяжении получен при испытании цилиндрических

30 мм образцов, а твердость и антифрикционные свойства — на образцах из ступенчатых технологических проб и отливок с толщинами стенок 30, 100 и 200 мм.

Формула изобретения

Серый износостойкий чугун для отливок, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цирконий, медь, кальций, редкоземельные металлы и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности антифрикционных свойств в отливках с толщиной стенок от 30 до 200 мм, он дополнительно содержит ниобий, сурьму и свинец при следующем соотношении компонентов, мас. %!

Углерод 2,7-3,6

Кремний 1,3-2, 1

Марганец 0,7- 1,5

Титан 0,3-0,8

Цирконий О, 1-0,3

Медь 0,2-0,5

Кальций 0,05-0,07

Редкоземельные металлы

Ниобий

Сурьма

Свинец

Железо б

Продолжение табл 1 °

1293241

ый износостойкий чугун

0,4

0,07

0,2

0,1

Цирконий

0,9

О, 3

0,17

0,2

Титан

0,01

0,02

0,1

0,1

Кальций

Редкоземельные металлы

0,05 О, 1О 0,01

0,02

0,12

0,05

0,07

0 50

0,12

Ниобий

0,02

0,07

0,23

0,02

0 05

0,15

Остальное Остальное Остальное

Остальное

Таблица 2

Свойства серых износостойких чугунов

Показатели

2 3 4

250

457

521

565

262 396

217

245

259

248

255

241

208

100

200

235

242

249

185

88

30

84

100

78

200

Сурьма

Свинец

М(елезо

Предел прочности при растяжении, МПа

Твердость, НВ, в отливках с толщиной стенок, мм:

Стабильность коэффициента трения при толщине стенок отливок, мм;

0,2 .0,3

0,5 0,8

0 05 0,07

0 25 0,40

0,12 0,20

0108 Оэ 10

218 235

210 227

187 221

71 83

58 79

54 71

129324 1

Продолжение табл, 2

Показ ат ели

Свойства серых износостойких чугунов

0,34

0,38

0,42

1,20

0,42

0,47

0,37

100

2,92

0,49

0,42

0,58

200

3,18

9,1 17,4

5,7 15;2

3,1 13,7

21,4

25,2

8,7

27,8

19,6

24,7

5,3

23,0

100

200

2,4

20,8

17,5

21,6

С ос т авит ель Г. Дуди к

Техред Л.Сердюкова Корректор И.Эрдейи

Редактор А.Долинич

Заказ 350/29

Тираж 605 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Износ (мкм/ч) при толщине стенок отливок, мм:

Время (ч) до образования задира при толщине стенок, мм:

1,17 0,51

2,88 0,69

3,07 0,82