Чугун Советский патент 1983 года по МПК C22C37/10 

Ю

to

а сд Иэо(етение относится к металл гяи, а именно к изысканию чугуно для изготовления литых износостой ких деталей. Известен сехшй чугун 11Э следу пцего химического состава, мас.% Углерод3,2-4,5 Кремний1,6-2,2 Марганец - 0,5-1,2 Титан0,16-0,20 Цирконий 0,16-0,25 ЖелезоОстальное Однако такой чугун в отливках имеет низкую твердость и недостато ную износостойкость в условиях су хого трения скольжения. Наиболее близким к изобретению .по технической сущности и достига результату является чугун следующего химического состава, мас.%: Углерод 3,0-3,6 Кремний 1,6-2,4 Марганец 0,4-1,2 , Церий 0,002-0,02 Иттрий 0,002-0,02 Титан 0,05-0,2 Ванадий 0,05-0,2 Железо Остальное Чугун в качестве примесей може содержать фосфор до 0,2% и серу до 0,15%. В литом состоянии чугун имеет предел прочности в 216-226,МПа, и нос в условиях сухого трения скол жения при удельном, давлении 0,5 М и при скорости 2 м/с составляет 0,0035-0,0065 к(м/1000 м 2. Недостатком известного чугуна является нестабильность фрикционны свойств в условиях сухого трения. Цель изобретения - повьшение с бильности фрикционных свойств чуг на. Поставленная цель дост.игается что чугун, содержащий углерод, кр НИИ, марганец, титан, ванадий, це иттрий и железо, дополнительно со держит азот, сурьму и кальций при следующем соотнсяиении компонентов чОС W . 3,0-3,6 Углерод 1,6-2,4 Кремний 0,5-1,2 Марганец 0,05-0,2 0,05-0,2 Вансший 0,002-0,01 Иттрий 0,002-0,01 0,12-0,35 0,01-0,32 Сурьма 0,0l-0j08 Кальций Железо Остальное Присутствие в сером чугуне 0,120,35 мас.% азота дополнительно микролегирует твердый раствор, повышает износостойкость и стабильность , фрикционных свойств. При содержании азота до 0,12 мас.% его влияние сказывается на износостойкости незначительно, а при повышений его содержания свьдие 0,35 маС.% пластические свойства чугуна ухудшаются. Сурьма в количестве от 0,01 до 0,32 мае.% способствует повышейИю износостойкости и фрикционных свойств чугуна в отливках. При содержании сурьмы до 0,01 мас,% влияние сурьма на коэффициент трения и другие фрикционные свойства йезначительно, а при содержании сурьмы свыше 0,32 мае.% уменьшается стабильность фрикционных свойств. Кальций в количестве 0,01 0,08 мас.% способствует стабилизации Фрикционных свойств, измельчая структуру чугуна в отливках. При увеличении концентрации кальция более 0,08 мае.% снижается термическая стойкость и повышается износ при сухом трении. При содержании кальция в чугуне менее 0,01 мас.% его влияние на фрикционные свойства незначительно, особенно в отливках С.ТОЛСТЫМИ стенками. При этом в присутствии кальция повьаиается эффективность использования таких химических активных металлов, как церий и иттрий, содержание которых в предложенном составе серого чугуна снижено., Химические составы известного и предложенного чугунов представлены в табл. 1.

Серый чугун известного и предложенного составов табл. 1J выплавляли в индукционных печах с кварцитовыми тиглями емкоЬтью 150 кг, АэЬт, сурьму и кальций в расплав чугуна вводили в конце плавки с использованием азотированных ферромарганца (0,28-1,3%), феррованадия (0,09 0,36% )Jмeтaлличecкoй сурылз (0,0140,48%) и лигатуры (0,035-0,27%)

на основе кашьция (52% Са). Наряду с этим расплав чугуна продували азотом в течение 27-105 с.

Температура чугуна при вводе азотированных ферросплавов, сурьмы и лигатуры равна 1470- 500 с.

Свойства чугунов известного и предложенного составов приведены в табл. 2.

Таблица 2

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий, иттрий и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения стабильности фрикционных свойств, он дополнительно содержит азот, сурьму и кальций при следующем соотношении компонен- ов, вес.%; 3,0-3,6 Углерод 1,6,-2,4 Кремний 0,5-1,2 Марганец Титан 0,05-0,2 0,05-0,2 Ванадий 0,002-0,01 Иттрий 0,002-0,01 Церий 0,12-0,35 Азот 0,01-0,32 Сурьма 0,01-0,08 Кальций Железо Остальное (Л с

227

0,047

218 0,042

Предложенный

Испытания на износ проводились на машине МГ-2 в условиях сухого трения-скояьжения при скорости 2 и 5 м/с и удельной нагрузки 0,5 МПа, а скорость изнашивания при торможении определялась на инерционных стендах.

Повьшение уровня износостойкости и стабильности фрикционных свойств при высоких значениях прочности позволяет ожидать увеличение стойкости

46

0,39

0,126

42

0,35 0,118

изделий из чугуна предложенного состава, например тормозных барабанов, не менее, чем в 1,2 раза. Экономический, эффект от применения предложенного серого чугуна составит 380 тыс. руб. Одновременно повышается надежность работы фрикционных изделий, работа 01цих в скоростных и тяжелонагруженных узлах трения.