Антифрикционный чугун

", д 11 э,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ ДЫЬМЬ 1 ОПИСАНИЕ ИЗ ЕНИ И А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ.5-96(098.8)орское свидетельствокл; С 22 С 37/10,ское свидетельство Скл. С 22 С 37/10,ское свидетельство Скл, С 22 С 37/ОО,зовано для изготовления деталей, работающих в условиях сухого и граничного трения. Цель изобретения - с 1 ш"жение твердости, длительности приработки, коэффициента трения и повышение изцосостойкости црц сохранениипрочности, Чугун содержит, мас.Е:С 1 ю 9 36; 91 2 я 4 4 ь 41 Си 03 5 э 018 0,92-1,40; Ип 0,1 -0,40; Р 0,10,30; Ее остальное. Свойства чугуна:твердость 2070-2230 НПа; прочность276-399 ИПа; износ 7,б,2.мг/см км,время приработки 4,0-100 м 1 п 1; коэффициент трения 0,09-0,12 (схема испы-.та 1 цш ца износ - машина СЩ, удельное давление 120 1 Па; коцтртело -сталь 45 х,с твердостью 48-52 НКСэ,окружная скорость - 1,5 м/с), 1 табл.128 5045 Цель изобретения - снижение твердости, длительности приработки, коэф" Фициента трения и повышения его изно. состойкости при сохранении прочности.Результаты выполнения примеров,иплюстрирующих предлагаемый способ,приведены в таблице. С 3+ 81-М г Коэффициенттрения 1 ВШа Времяприработки,иин Иэнос т мг/сикм5,о 376 24 го 40 0,48 145 0,35 5,10 510 361 гзго 4 о 3,70 2,30 1,аО 4,4 О 528 389 2200 80 460 285 200 40 4,94 338 2170 60 040 0,92 0,30 50 2290 120 2420 140 668 351 з,го зз з,гз 398 6,60 276 4,85 340 0,10 0,92 0,10 0,60 01500 015 З 20 010 0,92 О,О 5,00 0,10 1,40 0,10 5,00 10 005 020 15 6 3,40 4,20 180 240 1,80 2,40 2230 80 З,ЬО 4,40 2070 1 ОО 2300 180 10 3,00 1,9 Содержит также 1,0 иас,г никеля н 0,5 ллас,г ллолиодена осуществляют по методике измерения параметров шероховатости МИ 41-75.Нижний предел содержания углерода (1,8 мас.7.) обусловлен тем, что при содержании меди на верхнем уровне (5 мас,Е) резко уменьшается растворимость углерода в высокомедистых расплавах. Однако снижение доли компактного графита отжига при содержании углерода на нижнем уровне компенсируется интенсивным выделением высокомедистой Фазы в виде компактных включений, обладающих высокими антифрикционными свойствами. Верхний предел по углероду (3,6 мас.Ж) обусловлен трудностью растворения большего количества углерода в жидком металле, содержащем много кремния (4,40 мас,Ж) и серы (1,4 мас,Ж) элементов, снижающих растворимость углерода в расплаве,Нижний предел содержания кремния (2,4 мас.7) обусловлен тем, что при более низкой концентрации кремния в металле длительность отжига резко увеличивается, самоотжиг становится практически неосуществимым, а колиИзобретение относится к металлургии в частности к чугунам, и может быть использовано при изготовлении различных деталей и узлов, работающих в жестких условиях сухого и полу сухого трения и износа, а также при смазке, в том числе граничной, трущихся поверхностей. Хилически состав, иас.г11 11 С Бт 1 и 8 Р Сн 1,70 4,50 0,05 0,90 008 0,25 3,60, 2,40 0,10 1,40 0,10 030 270 340 025 16 О 20 265 В индукционной печр выплавляют чугун составов 1-10. Механические свойства определяют на литых образцах г 12 мм, отожженных при 1223 К в течение 1-4 ч с последующим охлаждением на воздухе. Антифрикционные свойства чугунов исследуют при удельном давлении образца на контртело в 120 МПа/см Контртело изготавливают из стали 45 Х с последующей закалкой до 1 ПС 48-52, Окружная скорость равняется 1,4 - 1,5 м/с. Для моделирования полусухого трения используется дистиллированная вода, которая одновременно служит и охлаждающей жидкостью. Время испытаний для предлагаемого чугуна 3 ч, для известного 4 - 5 ч, включая время приработки, Для определения весового износа образцы взвешивают на аналитических весах с точностью + 0,0001 г. КоэФфициент трения определяют в. соответствии с гребованиями инструкции по эксплуатации машины трения СМЦ. Измерение паРаметРов шеРоховатости Н 11 и Нмаис 1 В,З О,14 20,5 0,15 О,1 О 7,8 О,1 О 7,6 0,11 19,6 0,12 19,1 01 82 0,09 8, 0,10 29, О,4чество и морфология включений углерода отжига (графита), а следовательно, и свойства изменяются в худшудо сторону. Верхний предел содержания кремния (4,4 мас.%) обусловлен тем, что при более высоком содержании этого элемента становится затруднительным получение в металле перлитной структурной составляющей. Оговоренное сочетание углерода и кремния обеспечи вает сокращение времени отжига чугуна.Нижний предел содержания серы (0,92 мас.%) обусловлен тем, что при меньшем содержании серы в чугу не его антифрикционные свойства близки к уровню известного чугуна. С ростом содержания серы происходит сфероидизацця графита отжцга, измельчецие матрицы чугуна и ее пер литизация, сокращение длительности графитизцрующего отжцга, что повышает комплекс механических и антифрикционных свойств, Верхний предел (1,4 мас.%) обусловлен тем, что при25 более высокой концентрации серы начинается расслоение расплава на высокосернистую цизкоуглеродистую и цизкосернистую высокоуглеродистую жидкости, что не дает возможности обеспечить гомогенность материала получаемых отливок. 1(роме того, для таких высокосернистых расплавов характерны особый вид "кипа" (кипения) с выделением БО и образованием газо. 35 вых раковин в отливках.Содержание марганца ограничено верхним пределом 0,4 мас.% ввиду того, что при более высоком его содер жанни образуется слишком большое количество сульфидов марганца (МддБ) в расплаве еще до начала затвердевания отливок, что ведет к сцижецию жидкотекучести расплава и Формозапол няемости, плохому питанию отливок прибылями, склонности к горячим трещинам в местах скопления сульфидов, значительному ослаблению металлической матрицы и падению прочностных свойств, ухудшению антифрикциоццщх свойств и нейтрализации части серы, Это снижает ее положительное влияние на степень компактности графита отжига.55Фосфор оказывает благоприятное влияние на антифрикционные свойства чугуна, однако в чугунах с компактным графитом включение фосфилцой эвтектш;и (особенно в виде сетки) отрицательно влияет ца прочцостцые свойства металла. Поэтому содержание фосфора ограничено 0,3 мас.%, так как прц более высоком содержании фосфидная эвтектцка начинает образовывать цмеццо сетку. В условиях сухого и полусухого трения прц высоких удель. цых нагрузках, цз-за высокой твердости и хрупкости, фосфидная эвтектика в виде сетки интенсивно разрушается и продукты разрушения резко усиливают износ трущихся поверхностей,При содержании марганца и Фосфора ниже Т),1 мас.% оци це оказывают влияния ца свойства чугуна.11 ижцдпд предел содержания мсддд определяется тем, что до 0,3 мас,% меди оцо не оказывает заметного влилшдя ца свойства чугуна, Верхний предел по меди 5,0 нас,% ) выбран в связи с тем, что цри бопее высоком со 3 держании этого элемента он начинает сильно тормозить процесс графцтцзацци чугуна прц отжцге. 1(роме того, в этом случае медь дда 1 пдддает интенсивно персддосцться ца коцтртело, образуя 1ца его поверхности це только медистую пленку, цо и наросты, способствующие резкому снижению ацтцфрцкццоццых свойств.Сравнение свойств предлагаемого чугуна и известного показьдвает, что предлагаемый чугун при более низкой твердости ц равной прочности имеет благоприятное сочетание ацтцфрцкццонных свойств, что позволяет, повысить надежность ц долговечность.изготавливаемых цз него деталей.Формула изобретенияЛддтддфрддкцддоддддыдд чугун, содержащий углерод, кремний, медь, серу, марганец, Фосфор и железо, о т л ив ч а и щ и й с я тем, что, с целью снижения твердости, длительности приработки, коз 1 дгциеддта трения ц повышения изцосостойкостц прц сокр;шенин прочности, оц содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:углерод 1,80-3,60 К 1 смцддй 2,40-4,40 Иедь 0,30-5,00 Сера 0,92-1,40 Иаргаддец 0,10-0,40 Фосфор 0,10-0,30 железо Остальное