Чугун

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве отливок, работающих в условиях трения с ограниченной смазкой. Цель изобретения - снижение износа, улучшение антифрикционных свойств и уменьшение склонности к адгезионному взаимодействию в условиях повышенных нагрузок и ограниченной смазки в паре с закаленной сталью с твердостью 45-55 HRC при возвратно-поступательном движении. Новый чугун содержит, мас.% СЗ,5-4,5; SI 0,8-3,0; Мп - 0.5-1,5; Сг 0.03-0,19; Ti 0,05-0,35; Р 0,15-0.90; Nb 0,05- 0,6 и Fe - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна 1Mb и снижение содержания Сг позволяет снизить износ в 1,1-1,5 раза, а также уменьшить коэффициент трения и склонность к адгезии. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я С 22 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ "

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4765552/02 (22) 05.10.89 (46) 23.11.92. Бюл, М 43 (71) Белорусский политехнический институт, Научно-производственное обьединение

"Тулачермет" и Всесоюзный заочный политехнический институт (72) С.Н.Леках, Е.И.Шитов, А.С.Белкин, М.А. Цейтл и н, В.П.Кусайл о, М.Г. Бо йко, Н.Х.Маулетов и А.Г.Ситнов (56) Авторское свидетельство СССР

N - 309972, кл. С 22 С 37/00, 1969.

Авторское свидетельство СССР

И. 1706229, кл. С 22 С 37/06, 1989. (54) ЧУГУН (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстИзобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для отливок пар трения.

Цель — снижение износа, улучшение антифрикционных свойств и уменьшение склонности к адгезионному взаимодействию в условиях повышенных нагрузок и ограниченной смазки в паре с закаленной сталью твердостью 45-55 HRC при возвратно-поступательном движении.

Изобретение иллюстрируется примерами конкретного применения.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.

Содержание выбранных компонентов установлено экспериментально. Нижний предел по содержанию углерода (3,5Я и кремния (0,8 выбран, исходя из условий,, Ы„„1776697 Al ве отливок, работающих в условиях трения с ограниченной смазкой. Цель изобретения — снижение износа, улучшение антифрикционных свойств и уменьшение склонности к адгезионному взаимодействию в условиях повышенных нагрузок и ограниченной смазки в паре с закаленной сталь1о с твердостью 45-55 WRC при возвратно-поступательном движении. Новый чугун содержит, мас.,6" С 3,5-4,5; $1 0,8 — 3,0; Mn — 0,5-1,5; Cr

0,03-0,19; Т! 0,05 — 0,35; Р 0,15 — 0.90; Nb 0,050,6 и Fe — остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна Nb и снижение содержания

Сг позволяет снизить износ в 1,1 — 1,5 раза, а также уменьшить коэффициент трения и склонность к адгезии. 2 табл. удовлетворительной технологичности сплава (жидкотекучести и усадки), и обеспечивает в сплаве перлитную металлическую матрицу с количеством карбидных включений не более 3-5, Верхний предел углерода 45, кремния 307; при наличии О комплекса легирующих элементов — ниобия, 01 фосфора, титана и хрома позволяет пол- Ч, ) учить в структуре феррита не более 7% и включении графита 100 мкм.

Оптимальная сумма легирующих элементов гарантирует получение сплава с ВЮЬ высокими эксплуатационными характеристиками предусмотренными формулой изобретения.

Соотношение фосфора и ниобия 1:4 способствует появлению в структуре сложной фосфор-ниобий-железо-эвтектики, Введение ниобия в расплав увеличивает

1776697

Таблица т

Таблица 2 р и м еч а н и е. 1т таблице 2 представлены результаты испытаний ири скорости иеремекценил образца о носительно поеерхности контртела 2.0м/с. нагрузка на контактируеиой цоаерхности 32 кт/смз. площадь занимаемой эвтектики на 19-22%.

Соединения ниобия в эвтектике существенно изменяют ее структуру. В эвтектике уменьшается количество цементита. Микротвердость эвтектики уменьшается на 60100 Нм. При содержании ниобия и фосфора менее 0,05 и 0,15% соответственно увеличивается износ образца по отношению к контртелу. Увеличение ниобия более 0,60 и фосфора более 0,9 приводит к появлению твердых абразивных частиц на контактируемой поверхности и перехода режима стабильного износа в катастрофический.

Пределы содержания марганца, хрома и титана выбраны опытным путем из расчета существенного повышения свойств сплава при минимальной сумме элементов (плюс

1/2 фосфора и 2 ниобия) и экономической целесообразности увеличения степени легирования выше суммарного верхнего предела (1,71%) связанной с незначительным повышением свойств материала, Испытания на износостойкость и антифрикционные характеристики проводили на машине трения типа MT-2M, Образец диаметром 10 мм и высотой 20 мм перемещался по поверхности контроллера со скоростью

0,5; 2,0; 5,0 м/с. Контртелом служил диск диаметром 60 мм и толщиной 8 мм, изготовленный из стали 45 с твердостью 45-55

НВС, Испытания проводились в условиях ограниченной смазки трущихся поверхностей (2 капли/мин) и беэ смазки, Износ оценивали весовым методом.

Расчет коэффициента трения осуществлялся с помощью силы трения, которая измерялась динамометром и фиксировалась на осциллографе. Склонность сплава к адгезионному взаимодействию в условиях установившегося режима трения и процессе остановка-пуск определялась по коэффициенту трения и визуально по поверхности контртела. На оптическом микроскопе с помощью оптической сетки определяли общую площадь адгезионного переноса чугуна (образец) на поверхность контртела.

Чугун плавили в индукционной печи с кислой футеровкой емкостью 60 кг. В каче5 стве шихты использовали литейный чугун, ферросплавы кремния (45 кремния), марганца (45%), хрома (35%), титана (45%), фосфора (147), ниобия (15о ). Расчет шихты составляли с учетом угара титана и ниобия

10 20-25, остальных элементов 15-10о .

Химические составы известного и предложенного чугуна и результаты испытаний уровней их свойств приведены в табл. 1 и 2.

Как следует из табл. 1 и 2 дополнительный

15 ввод в состав предложенного чугуна ниобия и уменьшение в нем содержания хрома позволили снизить износ в 1.1-1,5 раза, а также снизить склонность к адгезии и уменьшить коэффициент трения, 20

Формула изобретения

Чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, титан, фосфор и железо, отличающийся тем, что, с целью

25 снижения износа. улучшения антифрикционных свойств и снижения склонности к адгеэионному взаимодействию в условиях повышенных нагрузок и ограниченной смазки в паре с закаленной сталью твердо30 стью 45 — 55 HRC при возвратно-поступательном движении, он дополнительно содержит ниобий при следующем соотношении компонентов, мас. /:

Углерод 8,5 — 4,5

35 Кремний 0,8 — 3,0

Марганец 0,5 — 1,5

XpQM 0,03 — 0,19

Титан 0.05 — 0.35

Фосфор 0,15-0,90

40 Ниобий 0,05 — 0,60

Железо Остальное, при этом X(Cr + Ti + 0,5 р + 2 Nb) =- 0,75—

- 1,717о.