Лигатура Советский патент 1989 года по МПК C22C35/00 

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для обработки фосфористых износостойких чугунов, используемых для изготовления деталей тормозных устройств.

Цель изобретения - повышение фрикционных свойств чугуна.

Цель достигается тем, что лигатура, содержащая медь, алюминий,фосфор и железо, дополнительно содержит марганец, молибден, церий и азот при следующем соотношении компонентов, маСо%:

Медь

Алюминий

Фосфор

Марганец

Молибден

Церий

Азот

Железо

12 7

10

12

6

8

2

20 12 16 17 10 12 5

Остальное

Дополнительное введение марганца обеспечивает существенное измельчение структуры чугуна, повышение его твердости и износостойкости, сфероидиза-. цию перлита в структуре, что значительно повьш1ает фрикционную теплостойкость. Его содержание в лигатуре определено экспериментально о При концентрации марганца до 12 ма с,% повышение твердости, износостойкости,фрикционных свойств недостаточно, а при увеличении его содержания более 17 мас.% снижаются пластические и фрикционные свойства и коэффициент трения, увеличивается отбел и снижается удароустойчивость.

Молибден измельчает структуру и. повышает твердость, коэффициент трения, фрикционную теплостойкость, но при содержании его более 10 мас,% увеличивается отбел чугуна и образоО1

о

4J

j

вание в структуре цементита, что снижает ударную вязкость и контактную выносливость При содержании молибдена до 6 мас„% его влияние на твердость, износостойкость и фрикционные свойства несущественное

Церий модифицирует структуру чугуна, повышает степень сфероидизации

графита и перлита, что повьшает меха- д стойкости и коэффициента трения,При

нические и фрикционные свойства чугуна. При концентрации церия до 8 масо% модифицирующий эффект лигатуры и фрикционные свойства чугуна низкие, а при увеличении его содержания 5 более 12 масо% повышаются хрупкость и содержание неметаллических включений в структуре, снижаются пластические и фрикционные свойства чугуна

Азот образует нитриды и карбонит- 20 РИДЫ в чугуне, повышая твердость и коэффициент трения, а также измельчает структуру При концентрации азота до 2 масо% степень сфероидизации перлита и фрикционные 25 свойства чугуна недостаточны, а при концентрации более.5 масо% увеличивается содержание неметаллических включений по границам зерен, снижаются динамическая прочность и эксплуата- 30 ционная стойкость фрикционных изделий.

Медь в составе лигатуры обеспечивает измельчение структуры микролегированного чугуна и стабилизацию и з5 сфероидизацию перлита металлической основы, повьштает твердость, износостойкость и контактную вьмосливость, способствует повышению предела прочности при растяжении При концентра- 40 ции меди до J2 твердость,контактная вьшосливость, фрикционные. свойства и предел прочности чугуна при растяжении недостаточны, а при концентрации меди более 20 маСо% 45 ухудшаются технологические свойства, увеличивается ликвация, снижаются предел вынослив ости, износостойкость, коэффициент трения и однородность структуры 50

Содержание алюминия в составе лигатуры снижено до 7-12 , что способствует уменьшению его графити- зирующей способности на микролегироконцентрации фосфора до 10 масс% увеличение коэффициента трения,твердости, износостойкости недостаточно, а при концентрации более 16 снижается однородность структуры,уве личивается отбел, количество усадочных раковин и снижаются фрикционная теплостойкость и износостойкость

Опытные плавки лигатур проводят в индукционных печах с тиглем емкостью 150 кг методом переплава i электролитической меди, алюминия, феррофосфора, ферроцерия, ферромарганца и ферромолибдена Лигатуру-при 1120-1130 С разливают по формам

В таблице приведены составы выплавленных лигатур и результаты испытаний

Лигатуру испытывают при микролеги ровании фрикционного чугуна,содержащего,масо%: углерод 3,6; кремний 1,6 марганец 0,7; фосфор 0,08-0,1; никел до 0,2; сера до 0,10; хром 0,04-0,08 железо - остальное Лигатуру вводят в ковш при выпуске чугуна из вагранки под струю при наполнении ковша ме таллом на 1/3 его высоты в количестве 0,75-1,0% от массы запиваемого расплава Температура чугуна 1350 - 1360°С.

Для определения фрикционных свойств отливают кольцевые образцы длиной 40 мм, наружным диаметром 35 мм и внутренним диаметром 15 мм. Механической обработкой из этих литых проб получают образцы длиной 151 0,2 мм для определения фрикционных свойств Для определения механических свойств отливают стандартные технологические пробы 0 30 мм Степень перлитизации структуры определя ют у основания трапециевидных проб сечением 20x10x30 мм и высотой 80мм

Фрикционные свойства определяют

ся контактная выносливость и коэффициент трения, а при увеличении концентрации алюминия более 12 мас.% снижаются усвоение компонентов лигатуры, твердость, фрикционная тегшоСТОЙКОСТЬо

Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повьппение твердости, износоконцентрации фосфора до 10 масс% увеличение коэффициента трения,твердости, износостойкости недостаточно, а при концентрации более 16 снижается однородность структуры,увеличивается отбел, количество усадочных раковин и снижаются фрикционная теплостойкость и износостойкость

Опытные плавки лигатур проводят в индукционных печах с тиглем емкостью 150 кг методом переплава i электролитической меди, алюминия, феррофосфора, ферроцерия, ферромарганца и ферромолибдена Лигатуру-при 1120-1130 С разливают по формам

В таблице приведены составы выплавленных лигатур и результаты испытаний

Лигатуру испытывают при микролегировании фрикционного чугуна,содержащего,масо%: углерод 3,6; кремний 1,6; марганец 0,7; фосфор 0,08-0,1; никель до 0,2; сера до 0,10; хром 0,04-0,08; железо - остальное Лигатуру вводят в ковш при выпуске чугуна из вагранки под струю при наполнении ковша металлом на 1/3 его высоты в количестве 0,75-1,0% от массы запиваемого расплава Температура чугуна 1350 - 1360°С.

Для определения фрикционных свойств отливают кольцевые образцы длиной 40 мм, наружным диаметром 35 мм и внутренним диаметром 15 мм. Механической обработкой из этих литых проб получают образцы длиной 151 0,2 мм для определения фрикционных свойств Для определения механических свойств отливают стандартные технологические пробы 0 30 мм Степень перлитизации структуры определяют у основания трапециевидных проб сечением 20x10x30 мм и высотой 80мм.

Фрикционные свойства определяют

Изобретение относится к металлургии , в частности, к составам лигатур для производства фрикционных чугунов. Цель изобретения - повышение фрикционных свойств чугуна. Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, железо, марганец, молибден, церий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 12-20

алюминий 7-12

фосфор 10-16

марганец 12-17

молибден 6-10

церий 3-6

азот 2-5, железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры марганца, молибдена, церия и азота способствует повышению на 25-30% фрикционных и механических свойств чугуна за счет повышения степени сфероидизации перлита в его структуре. 1 табл.

ванный чугун и повьшению фрикционных 55 кольцевых образцах высотой 15,1

и механических свойств Нижний предел содержания алюминия 7 мас«% ограничивает повьшение отбела, при более низком его содержании снижают10,2 мм, внутренним диаметром +0,01 и наружным диаметром 28F9

20Hg

-0,072

мм. При измерении изно

кольцевых образцах высотой 15,1

10,2 мм, внутренним диаметром +0,01 и наружным диаметром 28F9

20Hg +

-0,072

мм. При измерении изно-

са на установке для испытания материалов на трение УМТ-1 на испытуемых образцах обрабатывают искусственные базовые поверхности (вырезают лунки в соответствии с ГОСТ 17434-72), от которых отсчитьгаают расстояние до рабочей поверхности. Продолжительность одного цикла при определении фрикционной теплостойкости ЗОЮ,2 мин,Частота вращения подвижного шпинделя (образца) 1500-2500 мин На каждой ступени частот (1500, 2000 и 2500 измеряют момент трения и данные используют для определения коэффициента трения по формуле F М/1,2Р, где М - среднее значение момента сил трения, Н-см; Р - нагрузка на образцы,Но

В таблице приведены абсолютные значения фрикционных свойств и характеристики структуры испытанных чугу- нов, обработанньпс известной и предлагаемой лигатурами

При измерении фрикционной теплостойкости температура в-зоне трения колебалась в диапазоне от температуры окружающей среды до 800°С при удельной нагрузке на образец 3000 - 3500 И, а при оценке относительной износостойкости удельная нагрузка составляла 610 - 670 Н и температура в зоне трения колебалась в интер

вале 20 - 50 Со Все полученные дан- , ные, включая фрикционную теплостойкость, относительную фрикционную износостойкость и коэффициент трения при фрикционном износе, характеризуют фрикционные свойства микролегированных износостойких чугуноВо

Как видно из таблицы, использование предлагаемой лигатуры для микролегирования чугуна обеспечивает повышение степени сфероидизации перлита, твердости, износостойкости и фрикционных свойств в большей степени,чем известная лигатура

Формула изобретения

Лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повьш1е- ния фрикционных свойств чугуна, она дополнительно содержит марганец,молибден, церий и азот при следующем соотношении компонентов, масо%: Медь12 - 20

Алюминий7-12

Фосфор10 - 16

Молибден6-10

Церий8-12

Азот2-5

Марганец12-17

Железо

Остальное,