Чугун с шаровидным графитом

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН И Я

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

III> 540936

Союз Советских

Социалистических

Ресоублнн (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18,11.75 (21) 2191841/02 с присоединением заявки № (51) Я. Кл.з- С 22С 37/04 (53) УДК 669.13 784 782 74 721 891 855 1 -018.58 (088.8) Опубликовано 30.12.76. бюллетень № 48

Дата опубликования описания 01.02.77 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

И. Г. Неижко, Л. В. Балон и О. М. Степанов

Институт проблем литья АН Украинской ССР (71) Заявитель (54) ЧУГУН С ШАРОВИДНЫМ ГРАФИТОМ химического со2,7 — 4,3

1,4 — 3,5 не более 0,3

0,01 — 0,04

0,08 — 0,3

ы 0 01 — 0,12

Остальное

ГосУдаРственный комитет (23) Приоритет

Совета Министров СССР

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к разработке новых ф рикцио н ных материалов для изготовления тормозных колодок подвижного состава с электромагнитным,способом торможения.

Известен чугун следующего химического состава, вес. %:

Углерод 2,8 — 3,6

Кремний 3,5 — 5,0

Марганец 0,5 — 1,5

Магний 0,02 — 0,09

Кальций 0,005 — 0,1

Редкоземельные металлы 0,01 — 0,15

Медь 0,5 — 2,5

Железо Остальное

В качестве примесей чугун может содержать (вес. %): серу 0,005 — 0,02; фосфор

0,12 — 0,4.

Чугун в литам состоянии имеет следующие свойства:

Предел прочности, кг/мм 60 — 75

Относительное удлинение, 2 — 4

Твердость НВ, кг/мм 187 — 255

Известный чугун относится к немагнитным чугунам с высокой износо- и .коррозио нной стойко стью.

Наиболее близ ктсм к описываемому изобретению по технической сущности,и достигаемому результату является чугун с шаровидным графитом следующего става, вес. %:

Углерод

Кремний

Марганец

Магний

Кальций

Редкоземельные металл

Железо

Чугун в качестве примесей содержит (вес. %): хром не более 0,1; фосфор не более 0,14; серу до 0,02.

Чугун обладает хорошими фрикционнымп

15 свойствами и высокой износостойкостью при механической системе прижатия материала к контртелу.

При электромагнитном способе п рижатия материал колодки наряду с хорошими фрик20 ционными характеристиками должен обладать, повышенной магнитной проницаемостью.

К недостаткам известного чугуна относится низкая магнитная проницаемость цмакс до гс

1400 — . Наличие относительно высокого э содержания кальция в количеспве 0,08 — 0,3% способствует сфероидизации гра фита, однако резко снижает магнитную проницаемость ма30 териала. Использование фрикционных перлит540936

Таблица 1

Плавка, о,"

Элеменгы

3,40

3,10

0,04

0,04

0,40

0,03

3,60

3,20

0,03

0,03

0,30

0,03

3,50

3,30

0,04

0,05

0,50

0,03

3,60

2,90

0,03

0,04

0,30

0,03

Углерод

Кремний

Магний

Кальций

Марганец

РЗМ

Примеси:

0,02

0,05

0,02

0,05

Нет

0,01

0,02

0,01

Следы

Следы

Нет

Хром фосфор

Сера

Медь

Никель

0,03

0,02

0,01

Следы

Нет

Нет

Следы

0,04

0,02

0,05

Нет

Барий

Железо

Нет

Следы

Остальное

Остальное

Остальное

Остальное

Предел прзчности на разрыв (кг/мм2) образца, №

Относительное удлинение (@1 образца, Л"

Чугун, полученный плавко", №

Предельное

ПреПредельное значение

Твердость НВ (кг/мм ) образца, № дельное значение значение

1 2 3

2 3

1 ) 2 (3 4 (5

48

51

47

7,1

5,6

8,8

5,6

6,4

6,9

173

169

169

162

174

162

169

158!

7l

181

2,5 — 9,0

155 †2

53

49

51

49

7,8

6,4

2,9

162

178

180

7,2

6,9

7,2

181

172 !

179

174

186

I69

175

6,9

7,8

6,9

174

174

179

Известный

46 — 55

2,5 — 7,5

17! — 197 ных чугунов в качестве то рмозных колодок с электромагнитным способом прижатия, когда последняя служит:магнито проводом, резко снижает надежность торможения, не экономично и в ряде случаев вообще недопустимо.

С целью улучшения магнитной п роницаемости и экаплуатационной стойкости материала в условиях торможения с электромагнитным способом прижатия колодки к бандажу или рельсу предложен новый чугун с шаро видным графитом следующего химического состава, вес. %:

Углерод 2,8 — 4,0

Кремний 2,8 — 4,5

Марганец 0,2 — 0,5

Магний 0,03 — 0,06

Кальций 0,03 — 0,05

Редкоземельные металлы 0,02 — 0,04

Железо Остальное

Хорошие фрикционные характеристики предложенного чугуна вместе с высокой магнитной проницаемостью позволяют использовать его в качестве колодок с электроматнит ным способом прижатия, Предложенный

Чу,гун в качестве примесей может содержать (вес. %): фосфор 0,01 — 0,05; серу

0,005 — 0,02; хром, медь, никель и др. не более

0,1.

5 В отличие от известного чугуна с шаровидным графитом в предложенном чугуне содержится уменьшенное, количество кальция

0,03 — 0,05%, Магнитная проницаемость чугуна при уменьшении содержания кальция до

10 0,05% резко повышается, количество кальция не менее 0,03% .необходимо и достаточно для образования глобулярного графита в чугуне.

15 В табл. 1 приведены составы предложенного чугуна.

Механические свойства, предложенного и известного чугунов с шаровидным графитом приведены в табл. 2, 23 Структурный анализ показал, что после термической обработки по режиму: нагрев до

950 С, выдержка 4 час, охлаждение вместе с печью до 600 С при скорости 50 С в час и дальнейшее охлаждение на воздухе, опытный

25 чугун имеет фер ритную структуру с глобулярным графитом без пор и выраженных макро- и микронеоднородностей.

Испытания фрикционных характеристик и износостойкости предложенного чугуна в па30 ре с рельсовой и бандажной сталью показали устойчивый коэффициент трения 0,29 — 0,34 в режимах установившегося трения при различной скорости скольжения и при механической системе прижатия и при прижатии под

35 действием электромагнитных сил. В режиме торможения, при электромагнитном прижатии, путь до полной остановки уменьшается на 6 — 19% по сравнению с применяемой в настоящее;время сталью ст. 3 и в 1,5 — 4 раза

40 по сравнению с известным чугуном; при механическом прижатии путь тор можения у всех трех материалов почти одинаков.

Из носостойкость образцов .предложенного чугуна,при электромагнитном торможении на

45 50 — 250% больше, чем у известного чугуна.

Таблица 2 чугун в !!agape с рельсовой,и бандажной сталью обеспечивает высокую надежность торможения на диапазоне скоростей от 0 до

100 им/час и,сокращает длину тормозного

65 пути.

540936 ния магнитной проницаемости и эксплуатационной стойкости, его компоненты взяты в следующем соотношении, вес. о о:

Составитель Г. Дудик

Техред А. Камышникова

Корректор Л. Денискина

Редактор H. Суханова

Заказ 3080/7 Изд. № 1916 Тираж 764 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр, Сапунова, 2

Большее в удельном соотиошсиии содержа.ние кремния повышает износостойкость колодок из предложенного чугуна на 30 — 150о о по сравнению с применяемыми в настоящее время материала ми.

Формула изобретения

Чугун с шаровидным прафитом, содержащ ий углерод, кремний, марга нец, магний, кальций и редкоземельные металлы и железо, о тл и ч а ю щи й,с я тем, что, с целью ловышеУглерод

Кремний

Ма,рганец

Магний

Кальций

Редкоземельные металлы

Железо

2,8 — 4,0

2,8 — 4,5

0,2 — 0,5

0,03 — 0,06

0,03 — 0,05

0,02 — 0,04

Остальное