Чугун

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ; Н АВТОРСИОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дий, фосфор, медь, железо, о т л ич а ю щ и и с я тем, что, с целью снижения себестоимости отливок, при сохранении уровня иэносостойкости он дополнительно содержит титан при следующем соотношении компонентов, мас.Ъ;УглеродКремнийМарганецАзотХромВанадийФосфорМедьТитанЖелезо ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов(56) 1. Авторское свидетельство СССРМ 687139, кл. С 22 С 37/06, 1979.2. Авторское свидетельство СССРР 836186, кл. С 22 С 37/10, 1981.10 0 Изобретение относится к металлур"гии, в частности к разработке составов чугуна для отливок тормозныхколодок железнодорожных вагонов,Известен чугун Ц , содержащий,вес.:. 5Углерод 3,0-3,6Кремний 1,6-2,0Марганец 0,8-1,2Медь 0,25-1,2Хром 1,3-1,7Титан 0,1-0,4Азот 0,05"0,2Железо ОстальноеНедостатком такого чугуна является его низкая термостойкость и хрупкость, котове не позволяют использовать его для работы в тяжелыхусловиях торможения,Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому результатук предлагаемому является чугун Яследующего состава, вес,:Углерод 3,0-4,6Марганец 0,5-1,0Кремний 2,0-2,6Азот 0,002-0,08Медь 0,8-1,5Ванадий 0,2-0,6Фосфор 0,4-0,6Молибден 0,4-0,8Железо ОстальноеЦель изобретения - снижение себе,стоимости отливок при сохраненииуровня износостойкости и тормознойэффективности.Поставленная цель достигается 35тем, что чугун, содержащий углерод,кремний, марганец, азот, хром, ванадий, Фосфор, медь и железо, согласноизобретения, дополнительно содержиттитан, при следующем соотношениикомпонентов, вес .:Углерод 3,0-3,6Кремний 0,6-2,6МарганецАзот 0,005"0,04 45Хром 0,06-0,8Ванадий 0,05-0,5Фосфор 0,07-0,9Медь 0,05-0,5Титан 0,04-0,4Железо ОстальноеСущность изобретения заключаетсяв замене в составе известного чугунадорогостоящих молибдена и никеля натитан, сохранив повышенные износостойкость и тормозную эффективность.Титан, присаживаемый в количестве0,04-0,4 улучшает свойства чугуназа счет его влияния на формированиеграфита. Титан способствует появлению эвтектнческого графита, а также 60его измельчению в металлической основе чугуна, что улучшает фрикционйые свойства.Наличие в чугуне наряду с титаномФосфора, позволяет повысить износо стойкость чугуна за счет образования твердой фосфидныЗ эвтектики. Кроме того, известно, что фосфор способствует Формированию графитовых включений в виде розеток, что неблагоприятно сказывается на износостойкость чугуна. Введение Т 1 способствует тому, что графит при более высо" ком, чем традиционное (Рс 0,2) содержании фосфора кристаллизуется в виде прямолинейных и завихренных тонких пластин.Уменьшение содержания фосфора ниже нижнего предела не влияет на фрикционную стойкость чугуна, так как не происходит образования фосфидной эвтектики. При увеличении соцержания Фосфора в чугуне вьвае верхнего предела (более 0,9)благоприятное влияние титана перекрываетоя влиянием Фосфора, приводящим к появлению в структуре розеточного граФита, который имеет повышенную склонность к концентрации напряжений, что приводит к снижению механических свойств чугуна. Повышение содержания титана выше верхнего предела способствует кристаллизации чугуна по метастабильной диаграмме состояния, появлению в структуре ледебурита, что является браковочным признаком для данного класса чугунов.Введение в состав чугуна ванадия увеличивает количество и повышает дисперсность перлита, измельчает графитовые включения, что повышает износостойкость чугуна, Добавка ванадия значительно усиливает благоприятное влияние хрома на твердость чугуна. Совместно с азотом, ванадий, титан и хром образуют дисперсные стабильные нитриды, равномерно распределяющиеся по сечению зерна, что повышает термостойкость и износостойкость чугуна. Увеличение содержания ванадия выше верхнего предела приводит к Формированию структуры отбеленного чугуна, появляются участки со структурно-свободным цементитом, в результате чего увеличивается износ колеса.Расширение пределов варьирования по кремнию и марганцу позволяет в сочетании с вводимыми элементами получить заданные структуры и свойства. По меди пределы варьирования снижены, так как свойства чугуна, определяющие служебные характеристики тормозных колодок, с повышением содержания меди выше 0,5 практически не улучшается .Содержание хром.а понижено, так как при его содержании более 0,8 происходит резкое огрубление матрицы, появляются специальные карбиды, которые охрупчивают чугун1063856 Таблица 1 Уровни 33 2 юО Ок 9 08 006 ОкЗ 1 е 5 Известный Чугун поГОСТ 6921-74 3 1 О 9 1 О Предлагаемый чугун Все элементы на верхнем,уровне Зуб 2 к 4 1 кЗ 05 Ок 04 Ок 4, 0/8 Все элементына нижнемуровне ЗкО . Ок 7 ОкЗ Ок 05 Ою 005003 . Оф 06 Все элементына оптимельномуровне 3 13 2 юО 1 кО 03 0 ф 009 0 ю 2 0 /3 Все элементывыше верхнегоуровня Зк 7 28 1 к 7 0,7 Оф 05 Ою 5 1 фО / Все элементыниже нижнегоуровня 2 ю 9 .Оюб Ою 1 Ок 03 ОюООЗ 0,02 0,03 Химические составы н свойстваизвестного и предлагаемого чугуновприведены в табл, 1,Испытания износостойкости проводят на машине трения. Пара трения состоит из испытуемого чугуна и стали 65, применяемой для производства колес и бандажей железнодорожных вагонов. Нагрузка составляет 150 кгс, время испытаний 2 ч. Износ определяется по потере веса образца. Как показывают результаты, предлагаемый чугун обладает повышенной в 1,5 раза фрикционной стойкостью по сравнению с.чугуном, противопоставленным экспертизой. Кроме того, применение чугуна прототипа в связи с его высокой твердостью приводит к сильному износу контртела, что делает невозможным его применениедля процесса торможения.В табл. 2 приведен расчет келькуляции себестоимости составовизвестного и предлагаемого чугунов,при равном содержании С, 81, Мп,Б, но различными Сг, 01, Мо Сц,иСравнительный анализ табличныхданных показывает, что отливки 10 иэ чугуна предлагаемого составаимеют более низкую себестоимость ивысокий уровень износостойкостии тормозной эффективности.Ожидаемый экономический эффект 5 от использования предлагаемого чугуна взамен базового (ГОСТ 6921-74)обуславливается повышением служебных свойств чугуна и составляетУровни Ге 30 ста- ьное известны Чугун поГОСТ 692141 45 0,15 -1 Все элементна верхнемуровне б 0,0 418 40 7 Все элементына оптимальнуровне 444 48 02 0,02 0,0 ица 2 ототип редлагаемы чугу атериалы ГЦена Количество Сумма умма личество 1,0 00,00 0,210,12 1,3 1,1 43/09 6,30 0,27/О 81, 00 0,4/О 24/ тд (1) ты 1 ГОСТ 4761-67 22 0 7/8 9,50 Все элементына нижнемуровне Все элементывыше верхнегоуровня Все элементыниже нижнегоуровня Чугун литейныйЛК 1,2 . Чугун предельный М 1,2 Лом чугунны Лит возврат Лом стал Рейп ИнРе 31-25 ГеР г (за 1 в чугун Ч (Ф) ФВ 358 ВТУ 14-598-787 1 2 - -д 0,080 57,00 0,102.Продолжение табл. 2 Предлагаеиай чугун Прототип Иатериалы еюеюеюЦена Количество Суюрю е1 е е е Е ю Е е е е е е ав е е е е е ю ю е е а оКоличество Сумма 25,00 . 0,6,О/915,79157,00 0,6/О 9% 99,15 10,00 1,15/0,9512,11 О,:27 О, 95 2,84 е Ееею аа е ею юа.250,25 ". 118,85 Статьи расхода 1. Материалы основные 118,85 250,25 2. Отходы производства: литники н прибыли 31,45 0,119 3,74 угар 0,047 43,90 0,009 брак 0,39 Итого отходов и брака: 4,13 0, 175 4,13 0,175 Итого за минусомотходов 1,0 Добавочные материалы:: 114,72 246,12 1,0. 37,70 0,025 Известняк 0,025 Расходы по переделу 0,09 90,23 Производственнаясебестоимость 336, 44 205,04 Составитель Г, ДудикРедактор Е. Лушникова Техред Л.Бабинец Корректор О.тигор Заказ 10477/28 Тираж 627, ПодписноеВНИИПИ Государственного Комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул . Проектная, 4 н (1)Мо (1) ФМО 55 А сц (1)3,74 0119 0,047 0,39 0,009