Чугун Советский патент 1984 года по МПК C22C37/10 

4

СО 4 СЛ

Изобретение относится к металлу гии, в частности к серым чугунам с компактным графитом для производст тормозных колодок железнодорожных вагонов. Известен серый чугун l , приме емый для отливки тормозных колодок следующего состава, вес.%: Углерод 2,0-3,6 Кремний 0,05-2,5 Марганец 0,2-1,5 Титан 0,005-0,07 Ванадий 0,05-0,2 Алюминий 0,05-0,2 Медь 0,01-1,0 Фосфор 1,0-4,0 Железо Остальное Этот чугун имеет повышенный коэфф циент трения, определяемый наличием в структуре сплошной сетки фосфидно эвтектики, которая, подплавляясь в процессе трения, играет роль смазки Недостатками известного чугуна, явля ются склонность к образованию в структуре эвтектического цементита при кристаллизации, что приводит к снижению коэффициента трения, низк износостойкость металлической основ чугуна в связи с малым содержанием составе чугуна карбидообразующих элементов. Наиболее близким к предложенному по технической сущности является чу гун 2 следующего химического состава, вес.%: Углерод 3,о-3,б Кремний 1/6-2,4 Марганец 0,4-1,8 Титан 0,05-0,2 Ванадий 0,05-0,2 Иттрий 0,002-0,02 Церий 0,002-0,03 Железо Остальное Чугун этого состава не имеет в структуре отбела благодаря присадке элементов группы РЗМ. Комплексные карбиды V и Т упрочняют матрицу, усиливают модифицирующий эффект,что позволяет получить плотную структуру с мелким кристаллическим зерном, обладакицую высокими прочностными характеристиками. Однако указанный чугун имеет низкий коэффициент трения, что не позволяет использовать его для рабо ты в тяжелых условиях торможения. Цель изобретения - повииение износостойкости и коэффициента трения чугуна. Указанная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, крем ний, марганец, титан, ванадий, цери и железо, дополнительно содержит фо фор при следующем соотношении компЬ нентов, вес.%: . Углерод. ,0-3,6 Кремний 0,5-2,5 Марганец 0,4-1,5 Титан 0,08-0,2 Ванадий 0,05-0,2 Церий 0,002-0,02 Фосфор 1,0-4,0 Железо Остальное Оптимальйое содержание элементов в чугуне составляет, вес.%: С 3,3; Si 1,9; мп 0,8/ Ti 0,1 ;v o,i; Се 0,004; Р 3,0. При введении в состав чугуна 1,04,0% Р модифицирующее действие Се, присутствующего в чугуне, усиливается. Церий действует как активный графитизатор, способствующий образованию компактных включений графита вместо : розеточно-разветвлей ных, в результатечего повыиается износостойкость . Исследование взаимного влияния содержания фосфора и церия на образование отбела,показало, что при содержании в чугуне Се в пределах 0,002-0,02% существует концентрационная область содержаний Р, не приводящая к отбелу чугуна. Интервал содержания Р, равный 1-4%, лежит внутри этой области, благодаря чему отбел, являющийся признаком брака, не образуется. Чугун содержит в структуре-сплошную сетку фосфидной эвтектики, которая, подплавляясь в процессе трения, играет роль смазки и определяет повышение коэффициента трения. : Изучение свойств чугуна по данному, изобретению проводилось в сравнении с базовым чугуном. За базовый принят серый чугун для тормозных колодок, отливаемых по ГОСТ 6921-74. Оптимальное содержание элементов В- . чугуне, Бес.%: С 3,2; M,fi 1,0; 5i 0,7; Р 2. Однако колодки, отливаемые из этого серого чугуна, обладают низкой износостойкостью и недостаточньоти фрикционными свойствами. Химический состав, физико-механические и служебные свойства предложенного, известного f2J и базового ч угуна приведены в таблице. Величина коэффициентов трения, например, тормозных колодок зависит от начальной скорости торможения. При торможении с начальных скоростей движения выше 110 км/ч тормозная эффективность колодок из предложенного высокофосфористого чугуна более высокая, чем у тормозных колодок из чугуна-прототипа и базового чугуна. При более низких скоростях тормозная эффективность предложенного чугуна значительно превосходит характеристики прототипа и базового чугуна.Износостойкость тормозных колодок из высокофосфористого чугуна в 2 раза превосходит износостойкость колодок из базового чугуна.

Предложенный чугун может быть использован также для нзготовления, вкладышей для тормозных колодок. Введен в тело колодки из обычного серого чугуна вкладыдей из фрикционного материала эффективно с точки зрения повышения срока службы колодок. Кроме того,применение изобретения обеспечивает повьшение коэффициента трения на 59% и износостойкости на 60%.

Ожидаемый экономический эффект от использования предложенного чугь на обусловлен повьюением служебных свойств колодок и составляет 6722800 рублей.

ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, ванадий, церий и железо, отличаюцийс я тем, -что, с целью повмления износостойкости и коэффициента трения, он дополнительно содержит фосфор при следуннцем соотношении ингредиентов , мае,%: Углерод 2,0-3,6 Кремний 0,5-2,5 Марганец 0,4-1,5 Й1тан 0,08-0,2 Ванадий 0,05-0,2 Церий . 0,002-0,02 Фосфор 1,0-4,0 Железо Остальное с S