Фрикционный чугун для тормозных колодок Советский патент 1990 года по МПК C22C37/10 

1

(21)4222343/23-02

(22)06.04.87

(46) 30.05 90. Бюл. № 20

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт железнодорожного транспорта

(72)Т.В. Ларин, Б.М Асташкевич, Е.А. Яковлев, И.В. Абашкин, Я.М. Шо- ташвили, B.C. Гудков, А.Г. Карноухов и А.А. Теплухин

(53)669.15-196 (088.8)

(56)Авторское спидетельство СССР N 834206, кл. С 22 С 37/10, 1979.

Авторское свидетельство СССР N 1129263, кл. С 22 С 37/00, 1982.

(54)ФРИКЦИОННЫМ ЧУГУН ДЛЯ ТОРМОЗНЫХ

колодок

(57)Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных тормозных колодок. Цель изобретения - повышение предела прочности при изгибе, снижение износа тормозных колодок и уменьшение тормозного пути. Предложенный чугун содержит, мае.%: углерод 2,7- 3,4; кремний 0,5-1,0; марганец 0,4- 0,9 фосфор 0,45-0,8 кальций 0,001- 0,151, барий 0,001-0,20 и железо - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна, бария и увеличение в нем содержания фосфора и уменьшение содержания углерода обеспечило повышение 1,26-1,44 раза, снижение износа в 1,1-1,85 раза и уменьшение тормозного пути в 1,2-1,28 раза. 1 табл.

с в

СО

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве чугунных тормозных колодок. Цель изобретения - повышение предела прочности при изгибе, снижение износа тормозных колодок и уменьшение тормозного пути. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,7 - 3,4

кремний 0,5 - 1,0

марганец 0,4 - 0,9

фосфор 0,45 - 0,8

кальций 0,001 - 0,15

барий 0,001 - 0,20 и железо - остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна бария и увеличение в нем содержания фосфора и уменьшение содержания углерода обеспечило повышение σ_U в 1,26 - 1,44 раза, снижение износа 1,1 - 1,85 раза и уменьшение тормозного пути в 1,2 - 1,28 раза. 1 табл.

Изобретение относится к области металлургии, в частности к разработке составов чугуна для тормозных колодок .

Цель изобретения - повышение предела прочности при изгибе, снижение износа тормозных колодок и уменьшение тормозного пути.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим

Кальций обладает большим сродством с кислородом, поэтому он широко применяется в качестве модификатора. При содержании кальция в пределах 0,001-0,15 уменьшается склонность чугуна к отбелу, улучшается форма и ориентация графита, а также дисперсность металлической основы. Кальций вводится в чугун в виде комплексных кальцийсодержащих лигатур.

Барин благодаря повышенной модифицирующей активности и рафинирующему действию оказывает благоприятное влияние на свойства железоуглеродистых расплавов. У чугуна с низким содержанием углерода он улучшает характер выделения графитовых включений: уменьшает количество междендритного эвтектического графита, а также предупреждает выделение цементита в виде крупных включений.

Введение в чугун бария в количестве 0,001-0,20% повышает однородность .макроструктуры, улучшает метчлличес- кую основу, увеличивает дисперсность перлита, прочность, вязкость и износостойкость. Барий дается в чугун

сл

оэ vj

05 СЛ tsD

в виде комплексной барийсодержащей лигатуры.

Ограниченное содержание фосфора 10,45-0,80% обусловлено необходимостью получения чугуна с повышенной теплостойкостью, достаточной прочностью и малой склонностью к искрению при сложных условиях торможения.

При выборе химического состава предлагаемого чугуна принималось во внимание не только сумма углерода и кремния, но также оптимальное соотношение этих элементов. Учитывалось, что кремний в половинчатом чугуне при (C+Si) 4Л3% действует на графи- тизацию сильнее углерода примерно в два раза.

Содержание кремния бралось несколько ниже критического,- Из этих соображений сумма углерода и кремния для деталей со стенками толщиной 60-80 мм рассчитана (с учетом экстремальных значений) в интервале 3,9- 4s37. При таком соотношении и применении модифицирования процесс гра- фитнзации несколько затормаживается, вследствие чего выделенный графит при распаде ледебурита не успевает собраться в крупные пластинки и в виде мелких включений завихренной формы равномерно распределяется в массе чугуна ,

При оптимальном содержании кальция (0,02%) или бария (0,015%) в комплексе с низким углеродом и кремнием может быть получен чугун с перлитной основой,повышенной дисперсностью и графитом пластинчатой формы средней величины, обладающий высокой износостойкостью и прочностью 6МЗг 450-550 МПа.

Изменение содержания (вес.%) компонентов в сторону нижних пределов от оптимальных, например углерода ниже 2,7, кальция и бария, может привести к ухудшению литейных свойств чугуна,; появлению раковин, пор, отбе- ла, снижению.фрикционных свойств и прочности колодок.

Введение кальция и бария в чугун выше верхнего предела не оказывает положительного действия на фрикционные свойства и износостойкость чугуна ввиду понижения его твердости, повышения содержания структурно свободного феррита и увеличения объема Розеточного графита в матрице с круп- HbiM строением пластин.

5

Предложенный чугун при оптимальном соотношении всех элементов отличается равномерным распределением в объеме некрупных размеров фосфид- ной эвтектики и пластинчатого графита завихренной формы; в не обязательно присутствие легирующих элементов, он не требует какой-либо термической обработки, что существенно сокращает стоимость литья (колодок) без снижения его эксплуатационных свойств.

Процесс производства тормозных колодок из чугуна осуществляется следующим образом. Расчет шихты ведется с учетом заданного химического состава чугуна. Температура плавления чугуна устанавливается 1450-1511°С. Температура модифицирования 1340- 1400°С, при заливке в формы 1300- 1360°С.

В качестве модификатора берется механическая смесь, состоящая из си- 5 ликокальция (SiCa) и силикобария (SiBa). Лигатуру (смесь) вводят в ковш после наполнения последнего на 1/3. Феррофосфор доменного производства дают в вагранку вместе с шихтой. Время ввода модификатора до разливки чугуна в формы не превышает 15 мин. Контроль чугуна на отбел ведут по технологическим пробам.

Результаты сравнительного анализа свойств чугуна предложенного и из- вес тного составов приведены в таблице. Как следует из таблицы, дополнительный ввод в состав чугуна Ва, а также изменение в нем содержания С и Р обеспечило повышение 6и в 1,26- 1,44 раза, снижение износа в 1,1- 1,85 раза и уменьшение тормозного пути в 1,2-1,28 раза.

Формула изобретения

Фрикционный чугун для тормозных колодок, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, кальцин и железо, отличают и йс я тем, что, с целью повышения предела прочности при изгибе, снижения износа тормозных колодок и уменьшения тормозного пути, он дополнительно содержит барий при следующем соотношении ком- понентов, мае. %:

Углерод 2,7-3,4

Кремний O.i-1,0

Марганец 0 , (), 9

0

5

0

5

0