Чугун

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 11% 01) 3156 С 22 С 37 10 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУЬЖ,(21) 3423486/22-02(71) Уральский научно-исследовательский институт черных металлов(56) 1. Патент СРНА М 3767386,кл. С 22 С 37/06, опублик. 1972,2, Патент Японии Р 47-101154,кл. С 22 С 27/06, опублик. 1972,(54) (57) ЧУГУН, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, ванадий, титан, олово и железо, о т л ич а ю щ и й с я темчто, с целью повыаения фрикционной стойкости и снижения себестоимости, он содержит компоненты при следующем соотношении, мас.%:УглеродКремнийМарганецФосфорВанадийТитанОловоЖелезо10 Изобретение относится к металлургии, в частности к чугуну для изготовления отливок, работающих в условиях износа трением, например тормоз.ных колодок.Известен чугун 1), еодержащий,нес.:Углерод 2,7-3,5Кремний 1,0-2,0Марганец 0,4-1,5Фосфор 1,0-3,0Сера до 0,15Титан 0,3-0,7Ванадий 0,05-0,3или хром 0,10-0,25или молибден 0,15-1,25железо ОстальноеИзвестный чугун обладает недостаточной фрикционной стойкостью и содержит дорогостоящий молибден.Наиболее близким к предложенномупо технической сущности и достигаемому результату является чугун 2,содержащий, вес.:Углерод 2,5-3,8Кремний 0,8-2,2Марганец 0,2-1,5фосфор 0,05-0,5Ванадий 0,1-0,3Титан 0,03-0,18Сера 0,05Олово 0,04-0,20Хром 0,5-0,7Железо ОстальноеИзвестный чугун имеет недостаточную фрикционную стойкость и повышенную себестоимость 1 т годного литья.Целью изобретения является повышение фрикционной стойкости и снижение себестоимости,Указанная цель достигается тем,что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, фосфор, ванадий, титан, олово и железо, содержит компоненты при следующем соотношении,мас.Углерод 2,8-3,5Кремний 1,0-2,0Марганец 0,2-0,9Фосфор 0,7-1,5Ванадий 0,05-0,5Титан 0,03-0,18Олово 0,001-0,02Железо ОстальноеУстановлено, что определяющий видизноса чугуна-прототипа - атермическое, схватывание, когда износостойкость зависит, н основном, от механических снойств чугуна (твердости, прочности). При работе на износ,предложенного фосфористого чугунаопределяющим становится другой видизноса - окислительный изнас, являющийся наименее вредным с точкизрения износостойкости чугуна. Увели 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 чение в чугуне содержания фосфора(до 1,5) и снижение содержания оло-ва (н 2 и более раза) способстнуетрасширению интервала окислительногоизноса у предложенного чугуна посравнению со всеми другими видами чугунов эа счет образования сеткифосфидной энтектики н чугуне и засчет наличия н структуре 10-15 феррита. Сетка фосфидной энтектики, являясь наиболее твердой структурной составляющей чугуна, н начальный момент износа выступает над основной массой металла и истирается под действием нагрузки. При этом на поверхности трения температура чугуна до стигает 1000 С. В результате чугун покрынается пленкой окислов, которая предохраняет оснонной металл от разрушения и сама работает на износ. Для высокой износстойкости необходимо, чтобы скорость образования защитных пленок была равна скорости их разрушения.Прочность окисных пленок определяется их составом, толщиной, наличием на поверхности трения термических трещин. Определяющее влияние на прочность окисных пленок оказывает фосфор и олово. Наличие тонкой сетки фосфидной эвтектики препятствует. проникновению газов внутрь чугуна (в отличие от окисления на поверхности металла при трении). При увеличении содержания фосфора выше 1,5, когда сетка приобретает грубое строение, эта закономерность нарушается, что является причиной ограничения содержания фосфора н предложенном чугуне до 1,5. Как показали данные термографического анализа, начиная с содержания фосфора 0,7, окисная пленка содержит помимо окислон железа оксиды примесей 5 и М, что способствует более прочной связи окислов с металлической основой чугуна, а также сохранению раненстна скоростей образования и разрушения окисных пленок.Термографический анализ показал, что окислительный износ начинается с 540 С. При трении чугун разогревается до 1000 ОС, что соответствует протеканию процессов окисления в подкритической и надкритической (выше 920 С для предложенного чугуна) области. Если для обычных чугунов (чугун-прототип,.например) на процесс окисления структура матрицы не оказывает определяющего нлияния, то для предложенного чугуна это влияние существенно.Результаты сравнительного анализа микроструктуры фрикционной стойкости известного Я , базового и предложенного чугуна приведены и таблице.1077946 о, с х й ." с ф сФ О о ч чс о о Ос Ч м нфФ и ф й и м ч с о о о ф О с ф - сЭ Ю Ю О о о с с с о о о МЪ ч ф 3 с о1ЭВФхФ ох ВоцЭ:Х Хф;аофон о о о ч ч ф м в а Ч в а а в Ю Ю Ю ч Ю о о О о о о ф 1 1 11 1 Фса а21 ФХюан 1еэайО 31 ЭХЮхц Э о 1 Ф 1 Рч 1 1 о о 1 1 1 1 1 ч Юнсо оФ 1ф 11 нсЮ 3 о хо Й чФР 3 н Ф с ф о сн Х 1оЭР 11 Г 1 1 1 11 1 1 1 1 1 1 1 Ф Ж О,Ох ФхХ 1 Ц 1 Мха 5 в э О ОН юоф хвф 6х 11ч1 1 1 1 1 61 Э счев хх ахцх х н дЪС 6 Н Яя с доах й 1 1 Х 1идх 1077946 1 Ч Ю В РЪ Ч 01Э М ф Ю Ю Юс Ю Ю Ю Ю Ю Ю 1 ЧФф ф Ю е Ю- с Ю Ю с1077946 Составитель Н.КосторнойРедактор Л.Веселовская Техред М.Тепер Корректор А.Ильин Заказ 869/18 Тираж 603 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д.4/5 Филиал ППП "Патент", г,ужгород, ул.Проектная, 4 Оптимальным с точки зрения ско" рости образования пленки окислов и ее разрушения при трении является наличие 10-15 феррита в структуре, что обеспечивается эа счет снижения содержания олова в чугуне до 0,001- 0,02. В этом случае соблюдается условие, при котором имеет место окислительный износ чугуна в широком интервале скоростей и давлений.Интервал удельных давлений, при которых развивается окислительный износ при одной скорости вращения/образцов увеличивается в 2 раза по сравнению с чисто ферритной или перлитной структурой, что позволяет расширить область давлений, при которых износ остается минимальным,Более высокая фрикционная стойкость предложенного чугуна позволяетповысить эксплуатационную стойкость5 тормозных колодок, увеличение коэффициента трения предложенного чугуна по сравнению с чугуном, используемым для выпуска серийных тормозных колодок, составляет 57. Техно 10 логия получения предложенного чугунане меняется по сравнению с используемой для базового чугуна,Ожидаемый экономический эффект15 составит 32,39 млн. руб. в год.