Антифрикционный чугун

СОЮЭ СОВЕТСКИХСООИАЛИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИК 4(51) С 22 С САНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ТЕЛЬСТВУ ВТОРСИОМ(21) (22) (46) (72) (53) (56) ния антифрсвойств,следующемУглеродКремниСера арганеосфорелезо 2, Чуг щийся кремния иарМ - Ы)Х=4 ппе ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ 3508409/22-0203.11.8223,04.85. Бюл. У 15А.А.Жуков и С.В.Давыдов669. 15-196 (088.8)1,ГОСТ 1585-70.Авторское свидетельство СССР342, кл. С 22 С 37/00, 1975.Изв.вузов. Сер. Машиностро1965, У 2, с. 7154.57)1.АНТИФРИКЦИОННЫИ ЧУГУН, соащий углерод, кремний, серу, мц, фосфор и железо, о т л и чи й с я тем, что, с целью пов 2 У 523 ние" (54.) держ гане ю щ икционных и механических н содержит компоненты при их соотношении, мас.Х;2,80-3,60 2,40-4,40 Оэ 93 1140 О, 10-0,40 О, 10-0,30 Остальное нпон.1, отличаютем, что сумма углерода серы равна1151Изобретение относится к металлургии, а именно к металлургии сплавовиа основе железа и углерода, дополнительно содержащих кремний, марганец,серу, фосфор, и может быть использовано при изготовлении различных деталей и узлов, работающих в жесткихусловиях сухого и полусухого тренияи износа, а также при смазке, в томчисле, граничной, трущихся поверхностей,Известен аитифрикционный чугунмарки АЧКЯ , содержащий, мас.%:Углерод 2,6-3,0Кремний 0,8-1,3 15Марганец 0,3-0,6Сера До Оф 12Фосфор До 0,15Однако этот чугун имеет недостаточный уровень прирабатываемости и 20иэносостойкости, особенно при трении без смазки.Известен чугун 2, содержащий,мас.ХеУглерод 2, 5-3, 5 25.Кремний 1,5-2,5Марганец 0,4-0,9Сера 0,23-0,9Фосфор О, 23-1,0Железо ОстальноеЭтот чугун предложен как износостойкий для изготовления доводочногоинструмента, а не как антифрикционный, однако высокое содержание серыв нем позволяет рассматривать егокак близкий налог предлагаемогоантифрикционного чугуна.Наиболее близким к изобретениюпо технической сущности является сернистый чугун 3, содержащий, мас.7.: 40Углерод 3,3-3,5Кремний 1,4-1, 7Марганец 0,6-0,9Фосфор Не более 0,3Сера 0.,2-0,90Железо ОстальноеЭтот чугун обладает рядом ценныхсвойств. Так, он малочувствителенк росту давления на контртело.При давлении 6,2 кг/см его износ составляет 9,7 мг/см км, апри давлении 12,0 кг/см16,6 мг/см км,Однако низкий уровень содержания кремния и легирование цементита мар" 55 ганцем увеличивают длительность графитизирующего отжига, что при высоком содержании углерода ведет к фор-581 2мированию редких и крупных включений графита отжига рыхлой, хлольевидной формы, которые раэупрочняютматрицу чугуна.Целью изобретения является ловышение антифрикционных и механических свойств.Поставленная цель достигаетсятем, что чугун, содержащий углерод,кремний, серу, марганец, фосфор ижелезо, содержит компоненты в следующем соотношении, мас.Е:Углерод 2,8-3,6Кремний 2,4-4,4Сера 0,93-1,4Марганец О, 1-0,4Фосфор 0,1 - 0,3Железо ОстальноеУвеличение содержания серы в чугуне обеспечивает в последнем высокий уровень антифрикционных свойстви противозадирных характристик, чемув значительной мере способствуетналичие сульфидиой Лазы и перлитизирующее влияние серы.При высоком содержании серы, нопри низком содержании марганца в чугуне возрастает уровень степени компактности включений графита отжигавплоть до появления шаровидных формпоследнего.Высокое содержание серы за счетусиления отбела чугуна позволяетсущественно повысить содержаниекремния, не опасаясь выделения первичного графита. Это дает возможность резко сократить длительностьграфитизирующего отжига,Кроме того, в высококремнистомчугуне феррит перестает быть фазойс резко пониженной износостойкостью,к тому же высокое содержание кремнияинтенсифицирует зарождение большогочисла центров графитизации в белом чугуне при отжиге по всему объему металла, изменяя характер распределения включений графита отжига.Нижний предел содержания углерода обусловлен тем, что в более низкоуглеродистых чугунах выделяетсяслишком мало графита отжига и чугунперестает быть антифрикционным.Верхний предел обусловлен трудностьюрастворения большого количества углерода в жидком металле, содержащеммного кремния и серы (элементов,снижающих растворимость углерода врасплаве).1151 3Нижний предел содержания кремния обусловлен тем, что при более низкой концентрации кремния в металле длительность отжига резко увеличивается, а количество включений углерода от 5 жига (графита) уменьшается, материал становится похожим на ковкий чугун (типа АЧК)Верхний предел содержания кремния обусловлен тем, что при более высо ком содержании этого элемекта становится затруднительным получение в металле перлита в достаточном количестве даже при резком охлаждении после отжига. 15Нижний предел содержания серы обусловлен тем, что при меньшем содержании серы в чугуне его антифрикциокные свойства снижаютея до уровня известного чугуна, Верхний предел обусловлен тем, что при более высокой концентрации серы начинается настолько сильное расслоение расплава на две жидкости (высокозернистую низкоуглеродистую и низкозернистую25 вырокоуглеродистую), что даже интенсивное перемешивание и эмульгирование жидкого чугуна перед разливкой в литейные формы не в состоянии обеспечить гомогенность материала получа. о емых отливок.Содержание марганца ограничено (0,4 Е) ввиду того, что при более высоком его содержании образуется слишком большое количество сульфидов мар 35 ганца в расплаве еще до начала затвердевания отливок, что ведет к снижению жидкотекучести расплава и формозаполняемости, плохому питанию отливок прибылями, склонности к горячим трещинам в местах скопления руль-. Фидов, значительному ослаблению металлической матрицы, ухудшению прирабатываемости трущихся поверхностей и нейтрализации части серы, что сни 581жает ее положительное влияние настепень компактности графита отжига,фосфор оказывает благоприятноевлияние на антифрикционные и противсзадирные свойства чугуна, однако вчугунах с компактным графитом включения фосфидной эвтектики (особеннопри расположении в виде сетки) отрицательно влияют на пластичкость нударную вязкость металла. Поэтомусодержание Фосфора ограничено (0,37),так,.как при более высоком содержании включения фосфидной эвтектикиначинают образовывать именно сетку.При содержании марганца и Фосфора ниже О, 17. они являются примесными элементами и заметного влиянияна свойства чугуна не оказывают.Для сравнительных испытаний выплавлены сплавы В 1-9 с переменнымсодержанием элементов. Химическийсостав, механические и триботехнические свойства чугунов В 1-9 приведены в таблице. Триботехнические исследования выполнены по методикеВНИИНИАШ, причем условия полусухоготрения моделировались при смазке"дистиллированной водой.Длительность графитизирующегоотжига при 950 С составляет 1 ч,очто в 8-2 раз меньше длительностиотжига обычных ковких чугунов, втом числе и АЧК.Анализ данных таблицы показывает, что предлагаемый чугун обеспечивает положительный эффект по сравнению с известным во всем интервалеконцентраций компонентов,Экономический эффект от использования предлагаемого актифрикционного чугуна обусловлен повышениемизносостойкости изготовленных иэнего деталей и при замене им сплавовна основе меди может составить 600800 руб. на 1 т металла.1151581 Содержание элементов, мас,Х Сплав, В Мп 2,80 0,93 0,40 1, 11 0,40 1,40 0,40 0,93 0,10 0,93 0,40 1,40 О, 10 1,40 0,40 0,90 0,40 0,90 0,90 4,40 0,30 3,40 3,23 0,30 2,40 3,60 0,30 2,40 О, 10 2,80 2,40 0,30 2,80 0,10 4,40 3,60 0,30 4,40 3,60 2,80 0,30 2,40 3,50 0,30 1,70 Продолжение таблицы Антийрикционные свойства Механические свойства Сплав,УИзнос,мг/смкм, МПа НВ, МПа Коэффициент,трения 2100 7,0 0,10 280 5,8 0,09 292 2210 271 4,4 0,07 2200 0,10 8,2 246 1970 6,7 0,09 253 2100 12,2 0,13 240 1800 245 11,4 0,12 1970 8,8 0,11 238 1970 22.1 0 222 0,18 16,6 П р и м е ч а н и е, Триботехнические исследования проведены при давлении колодки с образцом на контртело:, равным 120 МПа. Э Тираж 583 Вщписное ород, ул.Проектная, 4