Серый чугун

СОЮЗ СОВЕТСКИХКОРРРРРРеснииРЕСПУБЛИК ОЮ 01) рд С 22 С 37/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРОКОКУ ОВИВВТВРЪОТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Всесоюзный заочный политехнический институт(56) 1. Рюи-.Риполь Ж.С. Факторы размерной точности и состояния поверхности чугунных отливок. 35-й международный конгресс литейщиков."Машиностроение", 1972, с. 58.2. Патент Англии Р 1158149,кл. С 7 А, 1969,3. Авторское свидетельство СССРУ 859475, кл. С 22 С 37/10, 1981.(54)(57) СЕРЫЙ ЧУГУН, содержащийуглерод, кремний, марганец, титан. цирконий, кальций, ниобий, азот и железо, .о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения фрикцион. ной стойкости, он дополнительно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотно. шенин компонентов, мас. Х:Углерод 2,5-3,8 Кремний . 1,6-2,6 Марганец О,2-1,0 Титан 0,03-0,2 Цирконий . 0,01-0,2 Кальций 0,01-0,1 Ниобий 0,01-0,1 Азот 0,02-0,1 Молибден 0,03-0,9 Ванадий 0,10-0,5 Редкоземельныеметаллы 0,01-0,1 Железо ОстальноеИзобретение относится к металлур" гии, в частности, к изысканию серых чугунов для изготовления тормозных барабачов, колодок и других фрикционных отливок. 5Известен серый чугун 1 состава, мас. %:Углерод 3,00-3,25Кремний 1,80-2,10Марганец 0,46-0,70Сера . Оь 07-Оэ 12Фосфор 0,15-0,25Известный чугун обладает низкими физико-механическими и фрикционными свойствами. Твердость чугуна 207- 228 НВ. 25 Известен серый чугун 2 следующего химического состава, мас.%:Углерод 2,0-4,0 20Кремний до 2,0Марганец 1,5-6,0Медь до 2,5Молибден до 1,2Железо ОстальноеЧугун имеет высокую твердость,но низкую стойкость к термоциклированию. Повышенное содержание марганца в этом чугуне увеличивает отбелотливок, тормозит графитизацию, приводит к появлению в структуре аустенита и структурно-свободных карбидов, что снижает фрикционные свойства чугуна в отливках и его пластичность.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому эффекту является серый чу.гун 3 следующего химического состава, мас. Х:Углерод 3,00-3,8Кремний 1,60-2,6Марганец 0,50-1,3Титан 0,10-0,2Цирконий 0,10-0,2Кальций 0,03-0,1Ниобий 0,01-0,1Азот 0,01-0,05Железо ОстальноеПредел прочности известного чугуна 212-320 МПа, динамическая прочность 0,35-0,57 Щ 1 ж/м .При нагреве изделий до 1373 Кфрикционная стойкость составляет1300-1720 циклов. Известный чугунобладает низкой стойкостью к термо 55циклированию,Цель изобретения - повышение фрик"дионной стойкости. Поставленная цель достигается тем, что серый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, цирконий, кальций, ниобий, азот и железо, дополнительно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при следующем соотношении компонентов, мас. %:Углерод 2,5-3,8Кремний 1,6-2,6Марганец 0,2-1,0Титан 0,03-0,2Цирконий 0,01-0,2Кальций 0,01-0,1Ниобий 0,01-0, 1Азот 0,02-0,1Молибден 0,03-0,9Ванадий О, 10-0,5Редкоземельныеметаллы 0,01-0,1Железо ОстальноеВведение в высокофосфористый чугун молибдена в количестве 0,03- 0,9 мас. % обеспечивает упрочнение металлической основы, повышение циклической стойкости, прочностных и фрикционных свойств. При введении его в высокофосфористый чугун в коли. честве менее 0,03 мас.% изменение фрикционных свойств незначительно, а при увеличении его концентрации более 0,9 мас, % увеличивается отбел отливок, снижаются коэффициент трения, пластичность и стойкость к термоциклированию. Обеспечивая упрочнение металлической основы, молибден позволяет снижать металлоемкость фрикционных изделий.При содержании в чугуне 0,1- 0,5 мас. % ванадия повышаются стойкость к термоциклированию, фрикционная стойкость и прочность. При вводе его до 0,1 мас, % положительное влияние проявляется незначительно.При увеличении содержания ванадия уменьшается охрупчивающее влияние неметаллических включений, в результате чего повышаются фрикционная стойкость и динамическая прочность чугуна. Увеличение концентрации ванадия более 0,5 мас. % способствует уве личению отбела, снижению жидко- текучести чугуна и коэффициента трения.Редкоземельные металлы в количестве 0,01-0,10 мас. % введены в чугун как эффективные модифицирующие компоненты, обеспечивающие измельчение3 1097структуры, повышение фрикционнойстойкости и износостойкости благодаря образованию компактных форм графи.та и карбонитридов, стойких при повышенных температурах. Их содержаниепринято от концентрации 0,01 мас.,когда начинает сказываться влияниеРЗМ на свойства и фрикционную стойкость чугуна, и ограничено содержани.ем 0,10 мас. Х, так как повышениеего концентрации снижает динамическую прочность чугуна и повышает его,отбел.П р и м е р. Выплавку чугуна различных составов производят в индукционных электрических печах с кислымтиглем. Заливку расплава в оболочковые формы для получения образцов,технологических проб и отливок производят при температуре 1623-1343 К,В табл. 1 приведены составы иссле"дованных чугунов,Микролегирование чугуна производят непосредственно в печи после десульфурации и раскисления расплаваприсадкой феррованадия с содержанием35-37 ванадия и ферромолибдена с со-.держанием 59-63% молибдена. Усвоениемолибдена составляет 83%, а усвоение ванадия 94 , В качестве флюсапри выплавке серого чугуна используют технический криолит (ГОСТ 1056-73)/а для десульфурации - кальцинированную соду.Редкоземельные металлы вводят перед разливкой расплава в литейныековши. Угар редкоземельных металловв желеэоуглеродистом расплаве болеевысокий, чем угар микролегирующихдобавок, и увеличивался с повышением40содержания кислорода, серы в расплаве, увеличением температуры расплаваи объема присаживаемых добавок. Припроведении опытных плавок температура расплава перед модифицированиемсоставляет 1693+20 К, а количество4присаживаемых РЗМ колеблется от0,011 от массы расплава в ковше 703 4(состав чугуна В 3) до 0,124% от массы расплава (состав чугуна У 6). Перед и после присадки модификаторов расплав заливают в клиновые технологические пробы для определения на отбел (ГОСТ 7293-79), а после снижения температуры расплава до 1643 К начинают заливку литейных форм для получения фрикционных отливок и образ. цов для механических испытаний. Из отливок и образцов берут пробы на . ,химический анализ.Сравнительные испытания на фрикционную стойкость проведены по известной методике оценки фрикционной теплостойкости материалов (ГОСТ 23,210-80), работающих в диапазоне нагрузок 7 - 138 кгс/см. Фрикционную стойкость известного и предлагаемого чугунов определяют при нагреве до 1100 С и прижатии образцов в осевом направлении силой до 360- 400 кгссм . Смазка при испытаниях не используется.Скорость скольжения деталей из предлагаемого чугуна может колебаться от 0,2 до 25 м/с, Температура 1100 С является температурой контактной поверхности, возникающей при нестационарном сухом трении.В табл. 2 приведены данные определения предела прочности при растяжении и фрикционной стойкости серых чугунов опытных плавок.Более высокий уровень фрикционной стойкости и прочности предлагаемого чугуна позволяет повысить надежность и долговечность отливок ответственного назначения узлов сухого трения и рекомендовать его для промышленного применения.Экономический эффект составляет 17-32 руб. на тонну годного литья. При литье в оболочковые формы отливки из предлагаемого чугуна имеют высокую размерную точность и хорошую чистоту поверхности.1097703 Т а б л и ц а 1 11 Компоненты Предлагаемом Известном 456 3,5 Углерод 3,0 3,6 3,1 3,8 2,2 1,8 Кремний 2,6 1,9 1,8 0,5 0,7 0,5 0,2 0,7 1,0 0,05 0,01 0,0 0,05 0,07 0,1 0,2 ОэО Оэ 04 0,2 0,1 Оэ 09 0,03 0,3 0,5 0,9 0,1 0,2 0,03 0,05 0,1 0,2 0,05 0,01 0,1 0,03 0,05 0,1 Редкоземельные металлы 0,01 0,03 0,05 0,1 0,37 Ванадий 0,1 0,32 0,5 0,08 0,02 Оэ 05 . 0102 Остальное Азот 0,03 0,1 Остальное.Железо Остальное П р и м е ч а н и е: в чугуне состава У 1 содержится 0,01 мас. 7 азота, а в чугуне состава В 2 - 0,03 мас. Х азота,Т а б л и ц а 2 Характеристики свойств чугуна Показатели Предел прочностипри растяжении, МПа 219 312 350 382 396 420 Скорость изнашиванияпри торможении, мкм/гс 0,068 0,052 0,044 0,032 0,026 0,021 Фрикционная стойкостьпри нагреве до 1373 К,циклов 1310 1720 2805 3260 3650 4120 Относительная стойкостьк термоциклированию, 7. 100 112 136 152 168 185 МарганецНиобийЦирконийМолибденТитанКальций Содержание компонентов, мас. Х, в чугуне ВНЦИДК Заказ 4160/25 Тираж 603 Подписное филиал ШШ Чатеат, г.Ужгород, ул.Проектная, 4