Чугун Советский патент 1983 года по МПК C22C37/10 

со

со ;о

00 ИзрС тение относится к метаплургии в час гное ТВ к чугунаМ) используемых для деталей, работающих в условиях трения с высокими контактными напряжениями, например, для толкателей клапанного механизма двивателя внутреннего сгорания. Известен чугун, содеркащий. углерод, кремний, марганец, хром, никель, молибден, ванадий, фосфор, азот, железо -, остальное l . Однако данный чугун является сложны в технологии его изготовления. Ввод гагзообразного азота в жидкий металл требует жлюльзования специальных устройст позволяквцих обеспечить усвоение требуем го количества азота, повышает трудоемкость изготовления отливок, снижает температуру жидкого чугуна, что отрицагтельно сказывается на его жидкотекучеоти. Кроме того, указанный чугун имеет низкую контактную прочность, так как легирование ванадием и азотом фосфидной эвтектики существенно охрупчивает чугун в реэу71ьтйте чего происходит выкрашивание (скалывание) материала под де йствием контактных нагрузок вначале по границам эвтектических зерен, а затем по другим местам металлической матрицы. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является чугун 2 , содержащий, вес %: Углерод3,2-4,3 Кремний1,0-2,0 Марганец0,6-1,2 Хром0,25-0,8 Медь0,4-1,2 Ванадий0,2-0,6 ФосфорО,4-1,О Бор0,005-0,03 ЖелезоОстальное Известный чугун имеет ряд недостатков. В указанных пределах бор образует в основном твердый раствор замещения .с ot -железом и ТВЁРДЫЙ раствор внедрения с Y -железа. Фосфкдная эвтектика пр этом концентрируется в теас частях чугуна, которые затвердевают последними, выделяясь по границам эвтектических зерен. Образуишаяся тройная фосфидная эвтектика стэдит имеет низкую температуру плавления, а поперечные paat меры границ эвтектических зерен .чугуна достигают 3 г 5 мкм, что. существенно снижает работу разрушения матрицы и способствует интенсивному выкрашиванию ее в условиях износа при циклическом нагружении. Контактная 1 782 прочность, антизадирные свойства и износостойкость известного чугуна невысокие. Цель изобретения - повышение контактной прочности износ1 стойкости и антизадирных свойств. Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, ванадий, бор, фосфор и железо, дополнительно содержит теллур, : магний и мышьяк при следузощем соотношении компонентов, вес. %: Углерод3,0-4,3 Кремний1,4-2,0 Марганец0,6-1,3 Хром0,2-0,9 МедьО,2-0,7 Ванадий0,2-0,7 Бор0,06-0,12 Фосфор0,02-О,1 Теллур0,06-0,1 Магний0,02-0,05 Мьшшяк0,05-0,2 ЖелезоОстальное В предложенном составе чугуна образующиеся карбиды хрома, ванадия и бора способствуют повышению твердости, прочности и износостойкости. Наличие теллура в указанном, соотношении способствует процессу кристаллизации сплава с образованием, устойчивого первичного цементита, не распадающегося в интервале эвтектоидных температур, а также обеспечивает наилучшую жид ко текучесть чугуна. Склонность жидкого металла при этом к переохлаждению увеличивается до 308-313 К, что позволяет получить высокую однородность структуры. Увеличение содержания теллура свыше 0,1% не сказывается на дальнейшем увеличении переохлаждения сплава, а жидкотекучее ть при атом заметно снижается. Введение в чугун магния в количестве 0,02-0,05% спслобствует образованию мелкодисперсных карбщюв магния различных модификаций (Mtf Cj и МдСз , а также нитридов магния { Mtf-,,N2 ) Указанные карбиды не растворяются в жидком чугуне, и распределяясь по границам зерен, упрочняют матрицу, что повышает контактную прочность и антизадирные войства. При увеличении содержания магния более 0,05% количество и состав карбадной фазы не меняется. Кроме того, 114агний с мышьяком о азуют соединения ,кот5рые являются весьма устойчивыми к распаду при ысотаж температурах (до ) и. . . 31О399784 располагаясь по границам зерен, повышаютЧугун плавили в индукционной печи твердость и контактную прочность чугу-с кислой футеровкой. Перегрев производит ®-ся до температуры . Мышьяк в Фосфор в указанном количестве являет- состав чугуна вводится либо в виде ферся остаточным, переходящим из исходны)., 5ромышьяка (содержание AS- 32%,). либо шихтовых материалов в жидкий чугун, в виде чугуна, вьтлавленного на базе руд и не оказывает при указанном соотноше-Керченского месторождения. НИИ вредного влияния на контактную про --Магний марки вводили в количесгность сплава. При большем чем ОД%-ве О,08-О,2% от массы металла в каменом содержании фосфора по границам зерен Юру КМ-80 при температуре расплава образуется сетка фоа})идной эвтектики, .139О°С.. .1гвенно понижающая прочность и .Заливка литейных форм осуществлялась пластичность металла.при температуре l34O-1350fc. При этой Анализ типичных рентгенограмм ела-же температуре в чугун присаживали бомагнитной фракции, вьшеленной из чу- 5геппур, помещая в литниковую чащу н епосгуна, содержаитего О,05-О,2 % мьщщяка,редственно перед заливкой. показывает, что в указанных пределах Химические спставь чугунов предлагаетсодержания мышьяка состав соединениймого и известного составов указаны й% 2 в чугуне не изменяется.в табл. 1. Т а б л и ц а 4

, содержащий углерод, кремний, марганец хром, медь, ванадий, бор, фосфор и железо, отличаю- . ш и и с я тем, что, с целью повышения контактной прочности, износостойкости и антиэадирных свойств он дополнительно содержит теллур, магний и мышьяк при следующем соотношении компонентов, вес. %: Углерод3,О-4,4 Кремний. 1,4-2,0 Марганец0,6-1,3 ХромО,2-О,9 Медь0,2-0,7 ВанадийО,2-О,7 Бор0,06-0,12 ФосфорО,О2-0,1 ТеллурО,О6-О,1 § Магний0,02-0,05 Мышьяк0,О5-О,2 (О ЖелезоОстальное

Предлагаемый10,15 2,81,40,4 0,11 20.10 4,31,71,3 О,2 -30,О2 3,52,00,6 0,9 40,0153,01,40,85 0,75 5,О,25 4,72,01,5 1,0

Извес ный

60,6 3,2 1,2 О,7 0,4 О,6 О,ЗО 0,О1

70,9 4,0 1,9 1,0 0,75 1,О 0,5 0,03

Механические испытания проводились в соответствии с ГОСТ на разрывной машине мод. ИМАШ-30., 50

Испытания на износ и антизадирные свойства проводили на машине трения С М1-М. Пара трения состояла изиспытываег мого чугуна и заколенной тзтали 45. При оценке износа нагрузка составляла55

150 кг, смазка - индустриальное масло, время испытания - 50 ч. Износ определяли по потере веса образца.

-//-//При оценке ангизадирных свойств образец испытывали при нагрузках от 25 кг в течение 2 мин. Нагрузка, при которой образовывался задир в паре трения, характеризовала антизацирные свойства.

Контактную выносливость определяли по величине усилия скалывания края острозаточенного образца закаленным пуансоном, а также по количеству циклов нагружения поверхности обкатываемых роликом . О,12 0,18 О,022 О,02 0,03 0,015 ОстальО,20 Q,20 0,06 0,06 0,О5 0,02 - //0,52 0,48 О,09 0,08 0,О8 0,043 - //0,7 0,7 0,12 0,1О О,20 О,О5 - //0,8 0,75 0,18 0,140,250,07 -//обраааов при удельном давлений ЗООО кг/см скорости врвшения

.Данные испытаний свидетельствуют очугуна повысилась в среднем в 1,7-3,2

том, что по сравнению с известным чугуг 30раза, износостойкость - в 2,1 - 2,4 ра,ном контактная прочность предлагаемогоза,аантизадирныесвойства-в 1,4-1,браза.

740 об/мин АО момента рвзр иения поверхности (шелушения).

Таблица 2