Чугун

Э СОВЕТСКИХОИАЛИСТИЧЕСНИ УБЛИН 1 С 22 С 3 РОИЙ фРР1 э 1 1 П САНИЕ ОРСНОМФ СВ ЕЛЬСТВУ ающии с я овышения фрикци износостойкос одержит бор и ри следующем с ов, мас. Х: Углерод Кремнийч п 2,5-3,6 1,6-2,5 0,3-0,9 О, 1-0,5 0,01-0,05 О, 01-0, 05 арганец к з ескол Один илэлеменмагнийредкозэлеменБор ов из групп кальций,мельные0,02-0,07 ,002-0,01 0,02-0,08 Остальное 1 марганц ульфидЖелез АРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ И ОТН(71) Могилевское отделение Физико- технического института АН Белорусской ССР и Каунасский литейный завод "Центролит"(56) 1. Авторское свидетельство СССР Яф 514909, кл. С 22 С 37/00, 1976,2, Авторское свидетельство СССР В 1036787, кл. С 22 С 37/10, 1982. (54)(57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, оксиды, азот, железо, один или несколько элементов из группы магний, кальций, редкоземельные элементы, о т л итем, что, с целью.онной теблостойкостити, он дополнительносульфиды марганцаоотношении компонен 1157116Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для изготовления деталей, работающих в узлах сухого трения,Известен также чугун 1, содержащий, мас, %:Углерод 3,0-4,2 Кремний О, 3-1,2 Марганец 0,2-0,8 Хром 0,3-0,8 10 Никель 0,02-0,4 Титан 0,05-0,3 Алюминий 1,0-2,5 Сера 0,001-0,05 Фосфор 0,01-0,1 Кальций 0,002-0,02 Железо Остальное Однако этот чугун характеризуется низкой динамической прочностью в лнтом состоянии и имеет высокую истираюЗО щую способность при трении. Наиболее близким по техническойсущности и достигаемому эффектук предложенному является чугун, содержащий, мас.%;Углерод 2,4-3,7Кремний 1,5-2,3Марганец 0,3-1,1Хром 0,1-0,5 30Оксиды 0,01-0,05Азот О, 01-0, 03Один или более металлов из группы,содержащей магний, 35кальций и редкоземельные металлы(РЗМ) 0,02-0,07Железо ОстальноеИзвестный чугун обладает стабиль- аной твердостью в отливках с толщинойстенок 8-70 мм и высокой динамическойпрочностью, которая достигает 0,680,83 МДж/м. Жидкотекучесть чугунапо спиральной пробе 420-490 мм. Свой ства чугуна в литом состоянии; предел прочности при растяжении 373458 МПа, твердость НВ 231-265 12,Однако при работе в условиях фрикционного трения известный чугун вызывает повышенный износ материаласопряженной поверхности. Отмечаетсятакже недостаточная фрикционная теплостойкость известного чугуна в литомсостоянии. 55Цель изобретения - повышениеЪфрикционной теплос 1 ойкости и износо"стойкости,Поставленная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, оксиды, азот,желвзо,один или более элементов изгруппы: магний, кальций и РЗМ, дополнительно содержит бор и сульфидымарганца при следующем соотношениикомпонентов, мас.%:Углерод 2,5-3,6Кремний 1,6-2,5Марганец 0,3-0,9Хром О, 1-0,5Оксиды О, 01-0, 05Азот О, 01-0, 05Один или более металлов из группымагний, кальцийи РЗМ 0,02-0,07Сульфиды марганца 0,02-0,08Бор Ов 002-Оз 01Железо ОстальноеДополнительное введение в чугунсульфидов марганца в количестве0,02-0,08 мас.% создает тонкие пленкии обволакивает карбиды и неметаллические включения, снижает твердостьметаллической основы, укрупняет литоезерно, снижает микротвердость неметаллических включений, уменьшаетконцентрацию легкоплавких сульфидовмагния, кальция и РЗМ, в результатеснижается истирающая способностьповерхностей при трении, повышаетсяфрикционная теплостойкость,При содержании сульфидов марганца до 0,02 мас,% заметного укрупнения литого зерна и снижения твердости не наблюдается, что не сказывается существенно на величине фрикционной теплостойкости и истирающей способности поверхностей при трении.При увеличении концентрации сульфидов марганца более 0,08 мас.% усложняется технология плавки чугуна иотмечаются разупрочнение матрицы,снижение литейных свойств металла,повышенный угар магния, кальция иРЗМ, сульфиды коагулируют и всплывают, снижается фрикционная теплостойкость,Введение в чугун 0,002-0,01 мас.%бора, являющегося поверхностно активным элементом, обеспечиваетравномерное микролегирование металлической основы, увеличивает в объеме металла общее содержание относительно тугоплавких комплексныхнеиеталлических включений, что приводит к новьппению фрикционной тепло- стойкости и сохраняет истирающую способность поверхностей при трении на низком уровне, При содержании бора менее 0,002 мас.% его микролеги рующее влияние на структуру проявля-. ется слабо и существенного изменения фрикционной теплостойкости и истирающей способности не наблюдается. При концентрации бора более 0,01 мас.%10 увеличивается количество твердых карбоборидов и карбидов, которые интенсивно царапают поверхность трения, растрескиваются при повьппенных температурах, проявляют графртизи- . 15 рующее воздействие на структуру чугуна, что приводит к недостаточной фрнкционной теплостойкости и сниже-нию надежности работы узлов трения.Выбор граничных значений основных 20 компонентов чугуна (углерод, кремний и марганец) обусловлен получением в отливках с толщиной стенок 8- 70 мм однородной графитизированной структуры. ,25Чугун выплавляют в индукционных тигельных печах промьпнленной частоты с "болотом" предыдущих плавок, масса которого составляет не менее 25-30% массы номинальной садки ме- ЗО талла в тигле печи. Шихта состоит из стальной стружки, высечки, карбюризатора, силикомарганца, феррохрома и ферробора.Присадку сульфидов марганца производят в конце плавки после проведения операций рафинирования и раскисления, Перед введением порошков сульфидов марганца их подогревали до 650-750 фС. Температура чугуна , при обработке сульфидами марганца составляет 1450-1480 фС. При такой температуре они хорошо усваиваются расплавленным металлом и располагают. ся в литом металле в виде тонких пленок, обволакивающих карбиды, окислы и другие неметаллические включения, Количество сульфидов марганца, вводимых в расплав -0,03-0,1% от веса металла. Присадку лигатур на основе магния, кальция и РЗМ вводят в ковш непосредственно перед разлив- кой, При длительной выдержке металла магний, кальций и РЗМ, как более активные металлы восстанавливают марганец из сульфидов марганца, связывают серу в легкоплавкие сульфиды, что снижает фрикционную теплостойкость.Химический состав известного и предложенного чугуна приведен в табл. 1.В табл, 2 приведены свойства синтетических чугунов исследованных составов.Оценку истирающей способности поверхностей при трении производят при сухом трении и в соответствии с ГОСТ 23.30.4-78. Сила прижатия ролика из исследуемого чугуна к плоскому эталонному образцу составляет 98, 11,96 Н, а скорость вращения - 100+5 мин ", Скорость подачи смазочного масла в зону трения - 405 капель в минуту.Определение коэффициента фрикционной теплостойкости производят на установке для испытания материалов на трение УМТпри температуре окружающей среды 600 С в соответствииос ГОСТ 23210-80 при скорости вращения 60010 мин " . Стабильность работы в узлах сухого трения определена при удельном давлении 10500 кПа.Как видно из приведенных данных, предложенный синтетический чугун имеет более высокую фрикционную теплостойкость и низкую истиракщую способность поверхностей при сухом и трении со смазкой. Чугун может быть использован вместо высокофосфористых фрикционных чугунов, обеспечивая экономический эффект от 18 до 45 руб. на 1 т годного литья.. Т а б л и ц а 2 Стабиль" Коэффициент фрикционной теплостой- костй при 600 С Характеристики истирающей способностиповерхностей Твердостьв образцах030 мм,НВ Предел прочности прирастяжении,МПа Состав ность рабаты, 3 ПРи тРении При сухомсо смаз- трении,кой, мг мг Известный 418 0,056 0,138 1,0 262 Пред- лагаемый1 432 1,6 441 87 2,1 245 2,4 96 448 241 248 4435 1,5 93 70 255 1,3 265 442 58 1,8 7 464 2,6 269 Составитель Н,.КасторнойРедактор Г.Волкова Техред Т.фанта Корректор А. Тяско Заказ 3288/26 Тираж 583 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5