Подшипниковый чугун Советский патент 1988 года по МПК C22C37/06 

4;: ГчЭ СП ГО

4

Изобретение относится к метал-лургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления деталей, работающих в условиях трения качения и скольжения, например, шестерен, деталей подшипников с повышенной твердостью, износостойкостью и кон- та-ктной выносливостью после лазерной тер- 1мической обработки (ЛТО).

Целью изобретения является повышение твердости и контактной выносливости.

Предлагаемый чугун содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, церий, бор, хром и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,8-3,4

Кремний1,8-2,5

Марганец1,4-2,1

Сера0,05--0,15

Фосфор0,1--0,6

Хром0,35-0,50

Бор0,05-0,15

Церий0,005-0,05

ЖелезоОстальное

1

1 Выбор граничных значений содержания Углерода и кремния в чугуне обусловлен 1еобходимостью получения качественных отливок без отбела и с равномерной струк- урой по всему объему. I

Введение дополнительного количества i-iapraHua и хрома связано с необходимостью повышения технологичности (литейных БОЙств) и получения в литом состоянии авномерной перлитной структуры с удов- етворительной обрабатываемостью. Кроме |ого, хром и марганец легируют металлическую основу чугуна и обеспечивают получение высокой твердости после ЛТО.

Введение в чугун бора в количестве 0,05-0,15 мас.% обеспечивает равномерное микролегирование металлической основы rtoBepxHOCTHO-активным элементом, образующим комплексные тугоплавкие включения (карбиды и карбонитриды), что приводит к повышению физико-механических и эксплуатационных свойств. При содержании бора ниже 0,05 мас..% микролегируюш,ее влияние на структуру чугуна проявляется слабо, при концентрации бора выше 0,15 мас.% резко возрастает количество твердых соединений бора (в т.ч. выходяших на по- EiepxHOCTb деталей), которые повреждают сопряженные с чугунными деталями металлические поверхности.

Модифицирование чугуна церием в количестве 0,005-0,05 мас.% измельчает эвтектическое зерно и вызывает повышение дисперсности графита и его равномерное распределение в металлической Основе, что значительно повышает весь комплекс физико-механических свойств чугуна.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При введении церия в количествах менее 0,005 мас.% его .модифицирующее действие практически не проявляется, при повышении содержания церия (более 0,05%) образуются грубые неметаллические включения, которые в условиях высоких контактных напряжений значительно снижают работоспособность деталей.

Структурные превращения, обусловленные введением в состав чугуна предлагаемых элементов, обеспечивают высокую эффективность упрочнения ЛТО, повышение контактной выносливости и износостойкости -чугуна в литом состоянии и после ЛТО.

Пример. Чугун выплавляют в индукционных высокочастотных печах с е.мкостью тигля (по стали) 160 кг с использованием в качестве шихтовых материалов литейного чугуна (в чущках), низкоуглеродистых отходов (сепараторная высечка), соответствующих легирующих добавок (ферросилиция марки, ферромарганца, феррохрома, ферробора, феррофосфора, ферроцерия, сернистого железа и т.д.). Перед проведением плавок производят расчет для получения чугуна заданного состава. В завалку подают низкоуглеродистые отходы, чугун, ферросилиций, феррохром и ферромарганец. После проплавления шихты проводят перегрев чугуна до 1500±20°С (замер термопарой погружения), в жидкий металл вводят остальные добавки и за 1-2 .мин до выпуска из печи (при температуре примерно 1350°С) вводят ферроцерий и ферро- бор. Выпуск чугуна из печи проводят в ковш, из которого осуществляют заливку в цельнометаллические формы для получения слитков диаметром 40-100 мм (массой соответственно 8 и 30 кг). После охлаждения до 900-1000°С отливки извлекают из металлических форм и за.медленно охлаждают в подогреваемых контейнерах для снижения твердости в литом состоянии до НВ 250.

Из полученных слитков изготовляют образцы-шайбы диаметром 26 .мм, часть из которых подвергают лазерной термической обработке по известной технологии: покрывают фосфатом магния Mg3(PO4)2 с целью увеличения коэффициента поглощения лазерного излучения, после чего проходят закалку с использованием непрерывного СО2 - лазера с упрочнением по концентрическим окружностям.

Твердость образцов в литом состоянии определяют методом Бринелля, микротвердость - на приборе ПМТ-3.

Контактную выносливость оценивают ис- пытание.м плоских образцов при контактных напряжениях 4500 МПа.

Износостойкость определяют при исти- .рании плоского образца неподвижным шариком диаметром 9,525 мм с нагрузкой 3,300 г по изменению веса.

Результаты испытаний приведены в таблице.

Анализ данных таблицы показывает, что предлагаемый чугун значительно превосходит известный во всем интервале предлагаемых концентраций компонентов по комплексу механических свойств.

Формула изобретения

Подшипниковый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, церий, бор и железо, отличающийся тем, что.

с целью повышениятвердости и контактной выносливости, он дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,8 -3,4

Кремний1,8-2,5

Марганец.4-2,1

Фосфор0,1-0,6

Сера0,05--0,15

Церий0,005-0,05

Бор0,05-0.15

Хром0,35-0,50

ЖелезоОстальное

Изобретение относится к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в условиях воздействия трения качения и скольжения, например деталей подшипников. Целью изобретения является повышение твердости и контактной выносливости чугуна. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,8-3,4; кремний 1,8-2,5; марганец 1,4-2,1; фосфор 0,1-0,6; сера 0,05-0,15, церий 0,005-0,05; бор 0,05-0,15; хром 0,35-0,5; железо остальное. Предложенный чугун после лазерной термической обработки имеет Htoo 10500-11500 МПа, контактную выносливость 200-215 ч. 1 табл.

Известный чугун