Лигатура для чугуна

(594 С СПИ ТЕН У СВИДЕТЕЛЬС Н АВТОР ся к литейн но ности к лигатуания износостой и повышение Фритактной выностения вик нитодерж желез щая медь, алюмидополнительно иды хрома и титана соотношении ком ры ч и изно и о яютс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИПРИ ГКНТ СССР НИЕ ИЗОБ(46) 30.03.89. Бюл. Иф 12 (71)Могилевскае отделение Физико- технического института АН БССР и Производственное объединение "Гомсельмаш"(72) М.И,Карпенко, Е.И.Марукович, Е.М,Назарчук и С.М.Бадюкова (53) 669,15-198 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР В 711145, кл. С 22 С 35/00, 1980,Авторское свидетельство СССР Р 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА , (57) Изобретение относится к литей му производству, в частности к сос тавам лигатур для микролегирования износостойкого чугуна, Цель иэобре тения - повышение Фрикционных свой и контактной выносливости чугуна. Изобретениепроизводству, врам для микролекого чугуна.Цель иэобреционных свойстливости чугунаЛигатура, сний, фосфор исодержит карбони бор при следующпонентов, мас.ХМедьАлюминийфосфор Лигатура содержит медь, алюминий, Фосфор, карбонитриды хрома и титана, бор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 22-35; алюминий 5-10; Фосфор 18-25; карбонитриды хрома 10-19; карбонитриды титана 7-25; бор 2-13 и железо ос" тальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры бора и карбонитридов хрома оказывает отбеливающее влияние и стабилизирует перлит металлической основы,а карбонитриды титана графитизируют структуру и повышают коэффициент трения при сохранении контактной выносливости на высоком уровнеЭкономический эффект от применения предложенной лигатуры достигается за счет повышения износостойкости при фрикционном изнбсе на 15-43% и контактной выносливости на 17-31%.табл. 2 Карбонитриды хрома 10 Карбонитриды титана 7-25Бор 2-13Железо ОстальноеДополнительное введение карборидов хрома и титана обеспечиваесущественное изменение структугуна, повышение его твердостисостойкости, что значительно повышает фрикционные свойства и контаную выносливость, Их содержание влигатуре. определено эксперименталПри этом, карбонитриды хрома явлболее крупными, чем карбонитридытана, в большей степени повышают твердость, фрикционную теплостойкость иконтактную выносливость, При концентрации карбонитридов хрома до 1 О мас.75повышение твердости, износостойкости,Фрикционной и контактной выносливости недостаточное, а при увеличениикарбонитридов хрома более 19 мас,7.снижаются пластические и фрикционныесвойства, коэффициент трения и износостойкость, увеличивается отбел иснижается стойкость при ударно"абразивном износе. Карбонитриды титанаизмельчают структуру и повышают коэф Фициент трения и другие Фрикционныесвойства, но при содержании их более25 мас.% увеличивается концентрациянеметаллических включений по границам зерен, увеличивается износ иснижается контактная выносливость,При содержании карбонитридов титанадо 7 мас,% их влияние на твердость,износостойкость и Фрикционные свойства - несущественно, 25Медь в составе лигатуры обеспечивает измельчение структуры микролегированного чугуна и стабилизациюперлита металлической основы, способствует повышению твердости, износостойкости и контактной выносливости, а также предела прочности прирастяжении, При концентрации медидо 22 мас,% твердость, контактнаявыносливость, Фрикционные свойстваи предел прочности чугуна при растяжении недостаточны, а при концентрации меди более 35 мас.7. ухудшаютсятехнологические свойства, увеличивается ликвация, снижаются предел выносливости, износостойкость и однородность структуры,Содержание алюминия в составелигатуры снижено до 5-10 мас,7., чтоспособствует уменьшению его графитизирующей способности на микролегированный чугун и повышению фрикционныхи механических свойств. Нижний предел содержания алюминия (5 мас.7)ограничивается повьшением отбела иснижением контактной выносливости 50при более низких его содержаниях, апри увеличении концентрации алюминия более 10 мас.% снижается усвоение компонентов лигатуры, износостойкость, твердость и контактная55выносливость.Дополнительное введение бора всостав лигатуры повышает отбел, твер" дость и износостойкость и контактную выносливость чугуна, При концентрации бора до 2% его отбеливающий эфФект проявляется слабо, а износостойкость и контактная выносливость недостаточны. При увеличении концентрации бора более 137. увеличивается содержание боридов и других неметаллических включений по границам зерен, что снижает пластические свойства, контактную выносливость и относительную износостойкость чугуна.фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение твердости, износостойкости и коэффициента трения чугуна, При концентрации Фосфора до 8 мас,7 увеличение коэффициента трения, твердости и износостойкости недостаточно, а при концентрации Фосфора более 25 мас.7 снижаются однородность структуры, увеличивается отбел, количество усадочных раковин и снижается контактная выносливость.В опытных плавках лигатур в индукционной печи с тиглем емкостью 150 кг методом переплава используют следуюпие материалы: отходы медных катодов, изготовленных электролитическим путем (ГОСТ 546-78) и по составу соответствующий меди марки МО (ГОСТ 859-78); алюминий для раскисления и производства ферросплавов АЧ(ГОСТ 295-79), Феррофосфор доменный Фф (ЧМТУ 5-29-70), ферробор ФБ 1 (ТУ 14-8-48-69), которые измельчались предварительно до фракций 5-50 мм, Плавку ведут под покровным флюсом из боя стекла (50%) хлористого натрия (40%) и буры НаВ О (10%), Алюминий вводят после расплавления меди, Феррофосфора и ферробора. При достижении температуры 1080-1100 С в расплав вводят в виде порошков карбонитриды хрома Х 100 Н (ТУ 05-03- 70) и карбонитриды титана ТиН (ТУ 05-21-73) и после выдержки 2- 3 мин с перемешиванием расплава производят разливку лигатур в формы. Для испытания иэносостойкости микролегированньх чугунов на ударно- абразивное изнашивание используют стандартный метод по ГОСТ 23,207-79 и цилиндрические шлифовальные образцы 10 Ас шероховатостью рабочей поверхности не более 2,5 мкм, Абразивный материал - карбид кремния черный (ГОСТ 3647-71) зернистостьюЛигатура для чугуна, содержащаямедь, алюминий, фосфор и железо,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повышения фрикционных свойстви контактной выносливости чугуна,она дополнительно содержит карбонитриды хрома и титана и бор при следующем соотношении компонентов, мас.7:Медь 22-35Алюминий 5-10 25 Фосфор 18-25Карбонитридыхрома 10-19Карбонитридытитана30 ВорЖелезо 7-252"13Остальное Состав лигатурьСодержание компонентов, мас.7. Пределпрочности Фосфор Медь Алюминий Карбо"нитридыхрома Карбонитридытитана Бор Ж лезо приизгибе, МПа.Предлагаемый12345Известный6 45 (+О, 37 углерода) 22 18 1030 21 735 25 5 21 15 13 36 30 4 25 13 17 5 7 2 27 14 2 1 О 15 19 8 20 Осталь ное 308 То же 326252 266 20 10. 245 б146 0,63 мм и с относительным содержанием влаги не более 0,157 по массе.Оценку коэффициента трения и Фрикционной износостойкости проводят на установке УМТв соответствии с методикой по ГОСТ 23.210-80 на кольце. вых образцах высотой 15+0,2 мм. фрикционную стойкость определяют на инерционном стенде при торцовом трении без смазки в условиях бесступен-чатого регулирования скоростей скольжения за один цикл от 1,0 до 2,2 м/с при удельном давлении 65 Н/смИспытания на контактную выносливость производят на машине МИДв соответствии с ГОСТ 2860-65 на образцах цилиндрических диаметром 101 +0,01 мм,Лигатуру испытывают при микролегировании фрикционного чугуна, содержащего, мас.7: углерод 3,6; кремний 1,8; марганец.0,7; фосфор до 0,06; никель до 0,2 и серы до 0,12. Лигатуру вводят в ковш при выпуске чугуна из вагранки под струю при наполнении ковша металлом на 1/3 его высоты в количестве от 1,0-1,57 от массы заливаемого расплава.В таблице приведены данные механических и фрикционных свойств чугу 8953 енов, микролегированных в количестве1,07 от массы расплава известной(состав 6) и предложенной (составы1-5) лигатурами.БКак видно из таблицы, использование предложенной лигатуры для микролегирования чугуна. обеспечивает.повьппение контактной выносливости,изиосостойкости и фрикционных свойствчугуна. Формула изобретения1468953 Продолжение таблицы Характеристика износостойкостипри фрикционном трении Твер- Износостойкостьдость, при ударно-абраНВ зивном износе Контактнаявыносли- .вость,М 11 а Составлигатуры Коэффициенттрения Стой- кость ТемпизнашиваОтносиПотерямассы,г циклов тельная Уф ния мг емтвшю й смерч. 100,315 0,325 0,345 0,257 0,280 15.9 516 177 528 193 530 130 500 138 504 1,029 0,921 0,853 . 1,264 1,086 1,28 22 1,43 5 1,58 12 1,15 42 1,24 30 1,13 1,321 0,255 128 499 46 Составитель А.Бармыков Редактор И,Сегляник Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова Заказ 1320/27 Тираж 576 ПодписноеВНВЗПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101