Подшипниковый чугун

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 9) (11) 22 С 37 06 Е. (г 4 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ СТВУ ВТОРСНОМУ СВИДЕ тельскии инститчт Буркин фСь ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ Ц ОТКРЫТИЙ(54) ПОДШИПНИКОВЫЙ ЧУГУН (57) Изобретение относится к области ме. таллургии 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 в ,05; бор 0,05 - 0,15; хром 0,35 - 0,5; железо остальное. Предложенный чугун после лазерной термической обработки имеет Н 1 ОО 10500 - 11500 МПа, контактную выносливость 200 - 215 ч. 1 табл.425241 510 УглеродКремнийМарганецСераФосфорХромБорЦерийЖелезо 2,8 - 3,4 1,8 - 2,5 1,4 - 2,1 0,050,150,1 - 0,6 0,35 - 0,50 0,05 - 0,15 0,005 - 0,05 Остальное 35 Изобретение относится к металлургии, 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 контактной выносливостью после лазерной термической 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 соотноше. нии компонентов, мас,ф: Выбор граничных значений содержания глерода и кремния в чугуне обусловлен еобходимостью получения качественных отивок без отбела и с равномерной струкурой по всему объему. Введение дополнительного количества Марганца и хрома связано с необходимосью повышения технологичности (литейных свойств) и получения в литом состоянии равномерной перлитной структуры с удовлетворительной 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,о 4 обеспечивает равномерное микролегирование металлической основы поверхностно-активным элементом, образующим комплексные тугоплавкие включения (карбиды и карбонитриды), что приводит к повышению физико-механических и эксплуа тационных свойств. При содержании бора ниже 0,05 мас.о" микролегирующее влияние на структуру чугуна проявляется слабо, при концентрации бора выше 0,15 мас.Я резко возрастает количество твердых соединений бора (в т ч. выходящих на поверхность деталей), которые повреждают сопряженные с чугунными деталями металлические поверхности. Модифицирование чугуна церием в количестве 0,005 в ,05 мас.о", измельчает эвтектическое зерно и вызывает повышение дисперсности графита и его равномерное распределение в металлической Основе, что значительно повышает весь комплекс физико-механических свойств чугуна,15 20 25 30 40 45 50 55 При введении церия в количествах менее 0,005 мас.Я его модифицирующее действие практически не проявляется, при повышении содержания церия (более 0,05 О 4) 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 емкостью 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 шихты 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 ферробор. Выпуск чугуна из печи проводят в ковш, из которого осуществляют заливку в цельнометаллическис 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 замедленно 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 Мдз(РО)с целью увеличения коэффициента поглощения лазерного излучения, после чего проходят закалку с использованием непрерывного СО - лазера с упрочнением по концентрическим окружностям.Твердость образцов в литом состоянии определяют методом Бринелля, микротвердость - на приборе ПМТ - 3.Контактную выносливость оценивают испытанием 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.142524 Формула изобретения 1 О Уровень содержания эле- ментов Контактная вь: -носливость, ч Твердость влитом 51 икротверность Иэносостоикостьвосле ЛТОЬР) г 8 ГР Се Веэ ЛТО состоянии, НВ слояЛТОНюонпа восле)05 0,005 0,0 )08 0,01 0,1 )1 О 0,02 0)1 11500 187 210 О,ОО 1 О 215 0,0015 200 0,0015 2,редний о4 0500 70 2,з Верхний 0,5 10500 Составите 1 ь Г ЪТехред И. ВересТираж 595омитета СССР по делЖ - 35, Раушскаяеское предприятие, г. 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. Подшипниковый чугун, содержагций углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, церий, бор и железо, отличающийся тем, что,Содержание элементов, мас.х Редактор Н. ГунькоЗаказ 4741125ВНИИПИ Государственного113035, МосквПроизводственно-полиграфи с целью повышения твердости и контактной выносливости, он дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, мас. о:Углерод 2,8 3,4 Кремний 1,8 2,5 Марганец 1,4 2,1 Фосфор 0,1. - 0,6 Сера 00 0 15 Берий 0,005 0,05 Бор 0,05 -- 0.15 Хром 0,35 - 0,50 Железо Остальное дикКорректор М. ВасильеПодписноеаги изобретений и открытийнаб., д. 415Ужгород, уд. Проектная, 4