АНТИФРИКЦИОННЫЙ ЧУГУН Российский патент 2011 года по МПК C22C37/10 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления отливок тормозных дисков.

Известен «Антифрикционный чугун для крупногабаритных отливок» по патенту №2221072 от 10.10.2002 г., содержащий (в мас.%):

углерод 2,9-3,5 кремний 0,9-1,5 марганец 0,5-1,0 медь 0,05-1,55 никель 0,02-0,3 хром 0,08-0,3 сера 0,02-0,08 фосфор 0,15-0,5 олово ≤0,1 железо остальное

Недостатками известного «Антифрикционного чугуна для крупногабаритных отливок» являются недостаточная трещиностойкость, недостаточная износостойкость при содержании углерода и кремния в указанных диапазонах, появление отбела (выделение свободного цементита) при концентрации хрома более 0,12%; хладноломкость при содержании фосфора более 0,10%; незначительное влияние содержания никеля и хрома в указанных диапазонах на механические свойства и износостойкость антифрикционного чугуна; отрицательное влияние хрома на теплофизические характеристики антифрикционного чугуна, в частности на его теплопроводность. Однако известный антифрикционный чугун может быть принят за прототип.

Цель изобретения - повышение трещиностойкости, повышение износостойкости, устранение отбела (свободного цементита), хладноломкости антифрикционного чугуна.

Для достижения указанной цели чугун содержит (в мас.%):

углерод 3,40-3,65 кремний 1,30-1,49 марганец 0,5-0,7 медь 0,3-0,6 никель ≤0,13 хром ≤0,12 сера 0,09-0,13 олово 0,08-0,12 фосфор ≤0,1 железо остальное

Содержание углерода 3,40-3,65 (в мас.%) и кремния 1,30-1,49 (в мас.%) позволяют сохранить прочностные характеристики антифрикционного чугуна, а содержание свободного углерода в виде графита, играющего роль твердой смазки, позволяет повысить износостойкость, увеличить теплопроводность и, как следствие, трещиностойкость. Данные результаты изменения механических свойств могут быть получены при введении следующих легирующих элементов: марганца 0,5-0,7 (в мас.%), меди 0,3-0,6 (в мас.%) и серы 0,09-0,13 (в мас.%). При соединении марганца с серой происходит образование пластичных и тугоплавких сульфидов.

В табл.1 приведены химический состав, механические свойства и износостойкость предлагаемого антифрикционного чугуна, в табл.2 - результаты испытаний на трещиностойкость тормозных дисков из предлагаемого антифрикционного чугуна.

Таблица 1 Состав, %вес. σ_в(ср), МПа НВ_ср I*, мм C Si Mn P S Cr Ni Сu 3,59 1,46 0,64 0,034 0,13 0,12 0,13 0,53 299 205 0,068 Норматив ≥255 190-240   *) Результаты линейного износа получены при стендовых натурных испытаниях

Таблица 2 Параметры оценки результатов испытаний опытных тормозных дисков Биение, мм ТРЕЩИНЫ До испытания После испытания Изменение Длина ≤10 мм (наличие) длина >10 мм (количество) Максимальная длина, мм (количество) сквозные трещины (количество) Допустимые результаты - - +0,070 Сетка поверхност-ных трещин нет 10 нет Диск №1 Наружная сторона 0,129 0,142 +0,013 Небольшое кол-во очень тонких поверхностных трещин; расположены на середине дорожки трения диска по дуге ~ 90° - ширина полосы рассеяния трещин до ~ 7 мм. Нет ~3,5 (одна) нет Внутренняя сторона 0,129 0,126 -0,003 Видимых трещин нет нет - нет Диск №2 Наружная сторона 0,110 0,127 +0,017 Видимых трещин нет нет - нет Внутренняя сторона 0,114 0,112 -0,002 Видимых трещин нет нет - нет

Антифрикционный чугун был получен следующим образом. Выплавку проводили в индукционной среднечастотной печи. Шихту готовили из литейного чугуна Л1; лома стального марок 1А, 2А, 8А-10А; возврата от нирезиста ЧП16Д7ГХШ; меди катодной, медных отходов, меди без полуды и пайки марок Мок, М1к, М2к, Моок, M1; феррохрома марок ФХ800А, Б; ФХ850А, Б; FeCr70C70Si2, FeCr60C70Si2; ферромарганца марок ФМн70, ФМн78, ФМн88; ферросеры ФСу30, ФСу25, ФСу35; олова марки 01 и графита искусственного измельченного марки ГИИ-А. Все шихтовые материалы, кроме олова и ферросеры, подавали в завалку. Ферросеру вводили в жидкий металл за 10-12 минут до выпуска антифрикционного чугуна из печи, а олово - за 2-3 минуты до выпуска. Разливку антифрикционного чугуна производили в песчано-глинистые формы.

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано для изготовления отливок тормозных дисков. Антифрикционный чугун содержит, мас.%: углерод 3,40-3,65; кремний 1,3-1,49; марганец 0,5-0,7; медь 0,3-0,6; никель ≤0,13; хром ≤0,12; сера 0,09-0,13; олово 0,08-0,12; фосфор ≤0,1; железо - остальное. Чугун обладает высокой трещиностойкостью и износостойкостью, при отсутствии отбела и хладноломкости. 2 табл.

Антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, хром, олово, фосфор, серу и железо, отличающийся тем, что он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:
углерод 3,40-3,65 кремний 1,3-1,49 марганец 0,5-0,7 медь 0,3-0,6 никель ≤0,13 хром ≤0,12 сера 0,09-0,13 олово 0,08-0,12 фосфор ≤0,1 железо остальное