СПЕЧЕННЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА Российский патент 1995 года по МПК C22C33/02 C22C1/10 C22C38/20 

Изобретение относится к порошковой металлургии, в частности к спеченным антифрикционным материалам на основе железа.

Известен спеченный антифрикционный материал [3] на основе железа состава, мас. Медь 1,75-3,0 Углерод 0,15-0,3 Сера 0,2-0,3 Фосфор 0,2-0,3 Фтористый кальций 1,0-1,25 Железо Остальное
Однако данный материал имеет низкие антифрикционные свойства при работе без смазки.

Известен металлокерамический материал [1] состава, мас. Медь 0,5-6,0 Марганец 0,5-2,5 Никель 0,5-3,5 Графит 0,1-1,5 Фтористый кальций 0,05-4,0 Железо Остальное
Однако указанный материал обладал хорошими антифрикционными свойствами в условиях высоких контактных нагрузок (360 кгс/см²) при трении по стали ШХ15 с твердостью НRC 62-64, со скоростью скольжения 0,12 м/с, не работоспособен при скоростях скольжения 2-5 м/с и нагрузках 20-25 кгс/см².

Известен порошковый антифрикционный материал [2] на основе железа состава, мас. Графит 1-1,3 Медь 2-4 Дисульфид молибдена 3-4 Фтористый кальций 0,5-0,7 Хром 0,5-0,7 Бор 0,06-0,08 Стеарат цинка 0,2-0,4 Железо Остальное
Материал обладает повышенной износостойкостью при работе в паре трения с контртелом из закаленной стали 65Г с НRC_э 58-62, при скорости скольжения 2-3 м/с и удельной нагрузке до 3 МПа.

Однако он обладает низкими антифрикционными свойствами при работе в паре трения с контртелом без термической или прошедшей операции "улучшения" обработки, например, сталь 45 (НВ 165-200), сталь 45Х (НВ 167-207), сталь 65Г (НRC_э 30-35) и др. Вызывает повышенный износ контртела ввиду его высокой твердости.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому положительному эффекту является спеченный антифрикционный материал [3] на основе железа состава, мас. Медь 1,75-3,0 Углерод 0,15-0,3 Сера 0,2-0,3 Фосфор 0,2-0,3 Фтористый кальций 1,0-1,25 Железо Остальное
Материал имеет удовлетворительные антифрикционные свойства при работе в паре трения с закаленной сталью в условиях смазки или скудной смазки, но не работоспособен по контртелу, имеющему твердость до НRС_э 35.

Так же, как и вышеуказанный, материал вызывает усиленный износ сопряженного контртела, низкие антифрикционные свойства.

Целью изобретения является повышение антифрикционных свойств при работе предлагаемого материала в паре с контртелом из материалов, поставляемых в исходном состоянии (после нормализации, или операции "улучшения" (закалка + высокий отпуск).

Цель достигается тем, что известный антифрикционный спеченный материал на основе железа, содержащий графит, фосфор и хлористый кальций, с целью повышения антифрикционных свойств дополнительно содержит латунь ПЛ80, хром при следующем соотношении компонентов, мас. Графит 0,1-1,2 Латунь ПЛ80 4-5 Фтористый кальций 0,5-0,8 Фосфор 0,2-0,6 Хром 0,1-0,4 Железо Остальное
Существенными признаками, отличающими заявляемое техническое решение от прототипа и обуславливающими новизну предлагаемого спеченного антифрикционного материала на основе железа, является то, что он дополнительно содержит латунь ПЛ80, хром, бор.

Материал получают методом прессования или прокатки металлических порошков при удельном давлении 5-6 т/см² с последующим спеканием в среде водорода при 105-108^оС. После прессования или прокатки и спекания предлагаемый материал имеет структуру легированного пористого феррита или ферритно-перлитную структуру, твердой смазки, пор.

Наличие твердой смазки: фтористого кальция и графита повышает износостойкость материала.

Предлагаемый материал может быть использован в узлах трения импортных и отечественных машин отделочного производства текстильной отрасли, например, фирмы "Элитекс", "Текстима" и др. с направляющими клуппных цепей из материала с исходной структурой (без термической обработки), имеющего низкую твердость (НВ 160-207, НRС_э до 35), а так же для использования в качестве накладок в узлах трения машин по первичной обработке лубяных культур, например, марок МТА-IЛ и др.

Опытная партия деталей из предлагаемого материала трения сушильно-ширильно-стабилизационных машин фирм "Элитекс" и "Текстима" изготовлена в ОЭ ВНИИЭИ г.Кинешма. Материал показал высокие эксплуатационные качества.

Медь замедляет диффузию углерода в железо, препятствует образованию структурно-свободного цементита, способствует получению тонкопластинчатого перлита, повышает прочность и пластичность железо-графитового сплава.

Фторид кальция термостабильная смазка, создает надежную разделительную пленку между трущимися поверхностями.

Хром образует твердый раствор с железом, способствует уменьшению содержанию углерода в перлите, карбидообразующий элемент.

Бор вводится в микродозах. Образует бориды и карбобориды, упрочняющие железо-графитную матрицу, повышающие износостойкость и снижающие коэффициент трения. Бор при спекании способствует образованию мелкозернистой структуры.

Существо изобретения заключается в том, что спеченный антифрикционный материал на основе железа, содержащий графит, фосфор и фтористый кальций, дополнительно содержит латунь ПЛ80 и хром при следующем соотношении компонентов, мас. графит 0,1 -0,2; латунь ПЛ80 4 5; фтористый кальций 0,5 0,8; фосфор 0,2 0,6; хром 0,1 0,4 и железо остальное.

СПЕЧЕННЫЙ АНТИФРИКЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЖЕЛЕЗА, содержащий графит, фосфор и фтористый кальций, отличающийся тем, что он дополнительно содержит латунь ПЛ 80 и хром при следующем соотношении компонентов, мас.

Графит 0,1 1,2
Латунь ПЛ 80 4 5
Фтористый кальций 0,5 0,8
Фосфор 0,2 0,6
Хром 0,1 0,4
Железо Остальное