Чугун

(57) Изобретение отногии и может быть испо тся к металлу эовано в проес высоконагБюп. Р 25 заочный политех водстве червячных к ССР1974,ГОСУДАРСТНЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4122103/31 (22) 30.06.86 (46) 07.07.88, (71) Всесоизный ческий институт (72) Б.К.Святки Г.А.Анисович, В В.С.Мазько, В.Б В.М,Жданов й М. (53) 669.15-196 (56) Авторское У 1033565, кл.Авторское св В 454164, кл. С н, М,И,Карпенко, .Ф.Бевэа, Е,И,Ма ,Попов, А.Я,Баба В.Шаламовский(088.8)свидетельство СС С 22 С 37/10, 19 идетельство С 22 С 37/00,ЯО 1407982 А 1 р уженных редукторов. Цель изобретения - повышение износостойкости. Предложенный чугун содержит, мас.7.: С 2,9-3,4; 81 1,4-2,0; Мп 0,81"1,4; Сг 0,15-0,37, Сп 0,06-0,12; Р 0,15- 0,28, И 1 0,26-0,42; Т 0,02-0,04; БЪ 0,03-0,08, М 0,02-0,05; Са 0,01- 0,03, один и более элементов, взятых из группы, содержащей Мо и И, 0,03- 0,13 и Ре остальное. Дополнительный ввод в состав чугуна БЬ, И и Са обес- д печивает повынение иэносостойкости в Я 1,9-2,7 раза. 2 табл, 4079871 О Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для червячных колес высоконапряженных редукторов. 5Цель изобретения - повьппение износостойкости.Выбор граничных пределон содержания компонентов н составе чугуна обусловлен следующим.Содержание основных компонентов (углерода 2,9-3,4 мас, , кремния 1,4 - 2,0 мас.и марганца 0,82- 1,4 мас. ) в отливках обеспечивает исключение образования эвтектическо го цементита.Никель (0,26-0,42 мас. ) микролегирует матрицу, повышает плотность, дисперсность и однородность структуры и пластические свойства н толсто стенных отливках, что обеспечивает стабильность износа червячных колес и повышение прочностных свойств. При концентрации до 0,26 мас.мнкролегирующее влияние на стабильность изно са и механические свойства проявляются слабо, а при унеличении никеля более 0,42 мас.снижается твердость, ударная вязкость и износостойкость.Медь н количестве 0,06-0,12 мас.30 снижает коэффициент тренияповышает дисперсность и твердость металлической основы, стабилизирует перлит, нейтрализует отбеливающее влияние хрома, способстнует дополнительному упрочнению матрицы за счет дисперсионного твердення, лоньппение трещиностойкости, что обеспечивает существенное снижение износа червячных колес. Содержание меди принято от кон центрации, при которой снижается приведенный износ и ограничено 0,12 мас.%, вьппе которой увеличивается неоднородность структуры из-за ликвидации меди. Нижний (0,06 мас. ) 45 и верхний (0,12 мас. ) пределы содержания определены исходя из получения мелкодисперсной и стабильной структуры перлита в отливках червячных колес с учетом повьппения твердости и сохранения пластических свойств на высоком уровне.Введение Фосфора в количестве О,5-0,28 мас.микролегирует матрицу, увеличивает количество центров кристаллизации, повьппает плотность55 и твердость чугуна в отливках, повышает износостойкость, стабильность структуры и механических свойств,При концентрации Фосфора до 0,15 мас,3 микролегирунщий эффект и поньппение износостойкости проявляются слабо, а верхний предел содержания фосфора обусловлен увеличением коэффициента трения и снижением в отливках пластических свойств и эксплуатационной стойкости в условиях высоких статических и динамических нагрузок.Элемент иэ группы, содержащей молибден и вольфрам, и количестве 0,03-0,12 мас,% способствует улучшению механических свойств, очищает границы зерен, измельчает графит, улучшает фактор его формы, повышает плотность чугуна в отливках, что способствует повышению усталостной прочности, твердости, предела вынослиности, увеличению и стабилизации служебных свойств. При концентрации молибдена или вольфрама менее 0,03 мас,микролегирующий эффект проявляется слабо и стабилизация плотности, износостойкости червячных колес и прочности не достигается) а при увеличении концентрации молибдена и вольфрама более О, 12 мас.снижаются пластические свойства, поньппаются коэффициент трения и твер дость чугуна.Содержание легирующих компонентовпринято от концентраций (хром 0,15 мас. , титан 0,02 мас.), приОкоторых исключается образование эвтектического цементита в отливках червячных колес,а твердость и износо стойкость достаточно высокие, и ограничено концентрациями (хром 0,37 мас. , титан 0,04 мас.), выше которых отмечается существенное снижение пластических свойств чугуна в отливках червячных колес.Дополнительное введение азота микролегирует и стабилизирует металлическую матрицу, повышает твердость, износостойкость и антифрикционные свойства. При увеличении азота более 0,05 мас.увеличивается концентрация нитридов по границам зерен, повышаются коэффициент трения и износ чугуна, а при концентрации азота до 0,02 мас,твердость, износостойкость :и антифрикционные свойства чугуна недостаточны.Сурьма в количестве 0,03 0,08 мас.й оказывает перлитиэируюшее влияние, повышает твердость и антифрикционныесвойства, Верхний предел концентрации сурьмы ограничен содержаниемвыше которого отмечается образованиеэнтектического цементита, снижающего стабильность структуры и антифрик 5ционных свойств, а нижний - недостаточными значениями твердости и иэносостойкости при более низких концентрациях. При введении 0,01-0,03 мас.%кальция очищаются границы зерен, повышаются антизадирные свойстна и снижаются коэффициент трения. При содержании кальция до 0,01 мас.% эти свойства недостаточны, верхний предел ограничен недостаточной растворимостью 15и увеличением износа,Предлагаемый чугун выплавляют воткрытых индукционных печах с использованием литейных и передельных чугунов, чугунного лома, никеля Н 1, НЗ, щсурьмы СУ 1, Су 2, феррофосфата, ферротитана, силикокальция, ферромолибдена, ферровольфрама и других ферросплавов,ферромарганец ферромолибден, никель вводят в печь, а силикокальпийметаллическую сурьму и ферротитан -в литейный ковш, Угар сурьмы составляет 15%, меди 12%, титана 27%, Температура чугуна при модификации 1350-1400 С.В табл, приведен сравнительныйанализ свойств чугуна известногои предложенного составов, а н табл.2 -х мические составы ч г нони У У, 35Эксплуатационнуи стойкость чугуна и приведенный износ определяют на червячных колесах редукторов диаметром 100 мм в масляной ванне при 50- 70 С в паре со стальным червякомо(НЕС 50) при скорости скольжения 2,2 м/с. Режим термической обработки чугуна: нагрев до 850 С, выдержкапри этой же температуре 3-5 ч, эа 45 калка в масло, отпуск: нагрев до 650 С и выдержка н течение 3 ч, Струкотура чугуна в литом состоянии перлит ная, графит размером 25. После термической обработки в структуре на наружной поверхности червячных колес унеличивается содержание зернистого перлита, что увеличивает твердость иизносостойкость,Испытания показали, что у предлагаемого чугуна проявляются механические свойства и признаки, не совпадающие со снойстнами известного чугуна.Предлагаемое изобретение обеспечивает червячным колесам высокуи износостойкость, более стабильные характеристики твердости и прочности. Отбелн отливках отсутствует, что достигается оптимальным соотношением графитируищих и отбелинаищих элементов.Как следует из табл.1 и 2 дополнительный ввод н состав чугуна сурьмы,азота и кальция, а также частичнаяили полная замена молибдена на вольфрам позволяет повысить износостойкость и 1,9-2,7 раза,Формула изобретенияЧугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, медь, фосфор никель, титан, один или более эле ментов иэ группы, содержащей молибден, железо, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что с цельи повышения износостойкости, он дополнительно содержит сурьму, азот и кальций, а группа дополнительно содержит вольфрам при следующем соотношении компонентов, мас.%:Углерод 2,9-3,4Кремний 1,4-2,0Марганец 0,81-1,4Хром 0,15 0,37 Медь 0,06-0,12Фосфор 0,15-0,28Никель 0,26-0,42Титан 0,02-0,04Сурьма 0,03-008Азот 0,02-0,05Кальций 0,01-0,03 Один или болееэлементов, выбранных из группы, содержащиймолибденвольфрам 0,03-0,12Железо Остальное1407987 270 35 275 прочность 249 261 265 269 265 270 221 218 227 235 0,08 0,05 0,03 1,8 3,5 1,2 1,8 1,3 1,5 97 27 48 25 2430 3260 3712 2,9 1,7 2,0 2,0 Кремний 1,4 1,12 0,81 0,81 0,31 0,15 0,3 0,42 0,35 0,26 0,8 0,08 0,05 0,03 Сурьма 0,02 0,01 Кальций Твердость наружной поверхности НВ Твердость внутренней зоны НВКоэффициенттрения Приведенный износ червячныхколес, мг/м ч Износ при торцовом трении,мг/гс Эксплуатационнаястойкость, ч МарганецХромНикель 265 260 235 225 Оэ 04 0105 0103 3818 3420 3876 Т а б л и ц а 2 3,4 2,9 3,4 1,4 2,0 1,4 1,4 0,81 0,37 015 0,37 0,42 0,26 0,08 0,03 0)03 0,01 0,03,О 0 олибден Вольфрам 0,03 0,12 0,02 0,04 Тита О,03 Железо Осталь Ост ное ное сталь- Осталь- Осталое ное ное Остальное р и м е ч а н и е.Известный чугун содержит 0,1 мас.3 ван Составитель Н.КосторнойТехред М. Ходанич Корректор С.Чер Редактор Г.Волков Подписное ираж 594 Заказ 3276/29 го комитета СССРий и открытийушская наб., д, 4/ ВНИИПИ Государстве по делам изобре113035, Москва, Ж,иэводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4