DK153026B - Bremsesko af stoebejern med stor modstandsdygtighed mod slitage - Google Patents
Bremsesko af stoebejern med stor modstandsdygtighed mod slitage Download PDFInfo
- Publication number
- DK153026B DK153026B DK022378AA DK22378A DK153026B DK 153026 B DK153026 B DK 153026B DK 022378A A DK022378A A DK 022378AA DK 22378 A DK22378 A DK 22378A DK 153026 B DK153026 B DK 153026B
- Authority
- DK
- Denmark
- Prior art keywords
- wear
- sulfur
- phosphorus
- shoe
- brake shoes
- Prior art date
Links
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 25
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 claims description 22
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 21
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 3
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 15
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 12
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 10
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 239000010451 perlite Substances 0.000 description 2
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 description 2
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 239000002783 friction material Substances 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009931 harmful effect Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D69/00—Friction linings; Attachment thereof; Selection of coacting friction substances or surfaces
- F16D69/02—Composition of linings ; Methods of manufacturing
- F16D69/027—Compositions based on metals or inorganic oxides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Braking Arrangements (AREA)
Description
i
DK 153026B
Opfindelsen angår en bremsesko af støbejern med stor modstandsdygtighed mod slitage, især til jernbanevogne, hvor bremseskoen i vægt-% indeholder 2,5 - 3,5% C, 1,6 -2,2% Si, 2,0 - 6,0% P, 0,27 - 1,5% Mn samt S, hvorved resten er Fe og eventuelle forureninger.
Støbejern anses for at være det bedste friktionsmateriale til jernbanevognhjul, især når driftsforholdene er vanskelige, f.eks. i de tilfælde, hvor bremserne holdes i drift i længere tidsrum under fart med stor last og ned ad bakke med kraftig hældning.
I flere år var det antaget, at den sædvanlige metallurgi-ske sammensætning af bremsesko af støbejern til jernbaner skulle være ca. 3% carbon, 1,5% silicium, ikke over ca.
0,15% svovl og ikke over ca. 1,5% phosphor, hvorved resten, med undtagelse af urenheder, var jern; mangan ville være tilstede i skrotjern eller -stål, hvilket ikke er til at undgå. Det svovl og phosphor, der findes i det koksmateriale, der anvendtes til fremstilling af støbejern, bliver betragtet som en uønsket rest.
I USA patent nr. 3 620 334 (se også britisk patent nr.
1 238 646) foreslås en drastisk forøgelse af mængden af phosphor, der på uventet måde skulle bidrage til reduceret gnistdannelse og brændbarhed, hvilket er af stor betydning i betragtning af, at det kan medvirke til at reducere mulighederne for ildebrand, som kan forekomme som resultat af de gnister, der dannes ved kontakten mellem bremsekoen og hjulet. Af lige så stor betydning er den kendsgerning, at det højere phosphorindhold fører til reduceret slitage og dermed længere brugstid.
Tærskelen for forbedrede driftsegenskaber synes at være 2 vægt-% phosphor, hvorved der ikke foreligger nogen større 2
DK 153026B
fordele hinsides den øvre grænse på ca. 6%. Indholdet af carbon og silicium kan faktisk være uændret i sammenligning med den tidligere sammensætning. Carbon og silicium kan foreligge i en total mængde på 6% eller derunder, med en preference for carbon på ca. 2,5 - 3,5% og for silicium på 1,6 - 2,2%.
Bremsesko af gråt støbejern med over 2% phosphor består hovedsageligt af korn af perlit og/eller ferrit (og grafit) i et kontinuerligt netværk af en ternær eutektisk blanding (steadit); d.v.s. steaditten omgiver de perliti-ske og/eller ferritiske korn som vist på mikrofotografiet. Steadit i et typisk støbejern (f.eks. 2,8% carbon, 3,0% phosphor) størkner ved ca. 954°C, mens materialet uden for netværket størkner ved ca. 1149°C. Steadit består af Fe^C, Fe^P og Fe. Det antages, at steaditnetvær-ket i kontinuerlig form, frembragt ved den store mængde phosphor er ansvarlig for de uventede fordele ved støbejernssko med højt phosphorindhold. Jernet i den eutektiske blanding kan antage forskellige former, i afhængighed af støbeteknikken, der er uden betydning for opfindelsen. F.eks. kan skørheden af jernet varieres ved hjælp af varmebehandlingen.
Det har nu ifølge opfindelsen vist sig, at en bremsesko til jernbaner indeholdende 2-6% phosphor kan forbedres yderligere ved at gøre brug af svovl i mængder, der yderligere reducerer slidhastigheden, mens den gnist- eller flammeundertrykkende rolle af phosphor kun påvirkes i mindre omfang. Ifølge opfindelsen er svovlindholdet relateret til mangan-mængden, og svovlindholdet skal være større end γ-g· Som allerede anført ligger manganmængden mellem 0,27 cg 1,5 vægt-%.
Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere under henvisning til tegningen, hvor
DK 153026 B
3 fig. 1 viser en kurve (retlinie), der viser, hvorledes slitagen af en bremsesko påvirkes af mængden af tilstedeværende svovl, og fig. 2 viser et mikrofotografi (200 x).
Det antages, at den forbedrede modstandsdygtighed over for slitage, som er opnået ifølge opfindelsen, hidrører fra, at den eutektiske blanding forstærkes af FeS. Uanset hvilken hypotese, som lægges til grund, er det en kendsgerning at modstandsdygtigheden mod slitage forbedres ved at anvende svovl i overskud i forhold til den mængde, der kræves til dannelse af MnS. Grunden til at svovlmængden relateres til MnS, er, at det anvendte jern altid indeholder noget mangan, som fortrinsvis kombineres med svovl. Dette MnS associeres utvivlsomt i perlit og/eller ferrit-korne-ne, der ligger uden for netværket af eutektisk materiale.
Atomvægten af mangan er 55; atomvægten af svovl er 32, hvilket betyder, at for hver vægt-% tilstedeværende svovl vil mangan konsumeres i forholdet 55/32, lig med ca. 1,72. Idet man muliggør tilstedeværelsen af en lille mængde ubundet svovl i fast opløsning og lignende mindre effekter, kan den svovlmængde i vægt-%, der ikke er konsumeret og som er tilgængelig for den eutekniske blanding, skrives som S-(Mn/l,8), d.v.s. vægtprocenten af tilstedeværende svovl minus vægtprocenten af tilstedeværende mangan divideret med 1,8.
Den på tegningen viste kurve blev optegnet på basis af data i tabel I, og disse data opnåedes ved hjælp af et dynamometer, som sammenligner forsøgsskoene med en standardsko hvad angår slitageforholdet. Standardskoen havde følgende analyse: carbon 2,8%, silicium 2,1% og phosphor 3%. Ved først at måle slitagen af standardskoen og ved derpå at måle slitagen af hver på hinanden følgende forsøgssko,, alle under de sam- 4
DK 153026B
me dynamometerbetingelser, er det muligt at beregne de relative slitageforhold mellem forsøgssko og standardsko.
Tabel 1 (væqt-%, nominelt 3%P)
Forsøgssko %S %Mn (S-(Mn/l,8) Slitaqeforhold 1 0,45 0,30 0,283 0,41 2 0,33 0,36 0,13 0,67 3 0,43 0,27 0,28 0,34 4 0,41 0,40 0,188 0,30 5 0,41 0,42 0,177 0,64 6 0,38 0,30 0,213 0,47 7 0,33 0,30 0,163 0,57 8 0,215 0,36 0,015 0,87 9 0,335 0,53 0,041 0,82 10 0,27 0,42 0,037 0,87 11 0,375 0,49 0,103 0,64
Kurven viser, at slitageforholdet aftager, efterhånden som mængden af overskud af svovl forøges, d.v.s. slitageforholdet mindskes, efterhånden som svovlindholdet forøges ud over den svovlmængde, der kan kombineres med mangan. Fra et praktisk synspunkt betyder dette, at bremse-skoen kan forventes at udholde flere nødbremsninger eller flere alvorlige bremsninger, når svovloverskuddet forøges, hvilket også kan være af stor betydning, når bremser i toget anvendes i lang tid under en nedtur i bjerge.
Intervallet af carbon og silicium er allerede angivet; phosphor ligger i intervallet på mere end 2 til op til 10% på vægtbasis, men 2,4 til 5% foretrækkes.
Hvis skoen indeholder mindst 2% phosphor, principielt for at reducere tendensen til gnist- eller flammedannelse, fremgår det af det foregående, at det er muligt at tolerere mindst, og også betydeligt over 0,15% svovl i skomaterialet
DK 153026B
s uden skadelig effekt. Tværtimod forbedres skoens kvalitet yderligere, som det fremgår af kurven, som viser, at det er muligt at benytte jern med mere svovl, end man hidtil har antaget. Jern af en sådan kvalitet er sædvanligvis billigere.
Fig. 2 viser et typisk fotografi med 200 gange forstørrelse af metallet i standardskoen samt de forsøgssko, der anvendes ved dynamometerundersøgelsen, og det viser steaditten som et kontinuerligt netværk (hvidt), der omgiver de (mørke) korn af perlit.
Bremseskoen til jernbaner ifølge opfindelsen består af følgende materialer i vægt-%:
Carbon 2,5 - 3,5 Silicium 1,6 - 2,2 Phosphor 2,0 - 6,0 Mangan 0,27 - 1,5 Svovl
Resten er jern og tilfældige urenheder.
Steaditten dannes som et naturligt resultat af termodynamikken i forbindelse med afkøling af støbejernet.
Claims (1)
- DK 153026B Bremsesko af støbejern med høj modstandsdygtighed mod slitage, især til bremser til jernbanevogne, hvor brem-seskoen i vægt-% indeholder 2,5 - 3,5% C, 1,6 - 2,2% Si, 2,0 - 6,0% P, 0,27 - 1,5% Mn samt S, hvorved resten er Fe og eventuelle urenheder, kendetegnet ved, at svovlindholdet er større end γ-g·
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US75923177A | 1977-01-18 | 1977-01-18 | |
US75923177 | 1977-01-18 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DK22378A DK22378A (da) | 1978-07-19 |
DK153026B true DK153026B (da) | 1988-06-06 |
DK153026C DK153026C (da) | 1988-10-17 |
Family
ID=25054884
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DK022378A DK153026C (da) | 1977-01-18 | 1978-01-17 | Bremsesko af stoebejern med stor modstandsdygtighed mod slitage |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
AT (1) | AT374899B (da) |
CA (1) | CA1090621A (da) |
CH (1) | CH632297A5 (da) |
DK (1) | DK153026C (da) |
FI (1) | FI67881C (da) |
LU (1) | LU78846A1 (da) |
NO (1) | NO150005C (da) |
-
1977
- 1977-01-19 CH CH65177A patent/CH632297A5/de not_active IP Right Cessation
- 1977-12-20 FI FI773871A patent/FI67881C/fi not_active IP Right Cessation
- 1977-12-21 CA CA293,594A patent/CA1090621A/en not_active Expired
-
1978
- 1978-01-04 AT AT0004578A patent/AT374899B/de not_active IP Right Cessation
- 1978-01-05 NO NO780042A patent/NO150005C/no unknown
- 1978-01-11 LU LU78846A patent/LU78846A1/xx unknown
- 1978-01-17 DK DK022378A patent/DK153026C/da not_active IP Right Cessation
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AT374899B (de) | 1984-06-12 |
FI773871A (fi) | 1978-07-19 |
NO150005C (no) | 1984-08-08 |
CH632297A5 (en) | 1982-09-30 |
CA1090621A (en) | 1980-12-02 |
FI67881C (fi) | 1985-06-10 |
LU78846A1 (fr) | 1978-06-09 |
ATA4578A (de) | 1983-10-15 |
FI67881B (fi) | 1985-02-28 |
NO150005B (no) | 1984-04-24 |
DK153026C (da) | 1988-10-17 |
NO780042L (no) | 1978-07-19 |
DK22378A (da) | 1978-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US3798027A (en) | Gray iron | |
DK153026B (da) | Bremsesko af stoebejern med stor modstandsdygtighed mod slitage | |
US4352416A (en) | Cast iron railroad brake shoes | |
Lunn | The wear resistance of tin bronzes and related alloys | |
WO2021014404A1 (en) | Cast iron, in particular for components of disc brakes | |
KR890001658B1 (ko) | 특수성분 합금의 철도차량용 브레이크슈 | |
ES8200924A1 (es) | Procedimiento para el tratamiento de hierro fundido conte- niendo carbono y azufre | |
GB718177A (en) | Improvements in the production of cast iron | |
JPS63140064A (ja) | ブレ−キ材料 | |
SU956593A1 (ru) | Чугун с шаровидным графитом | |
JPS6117900B2 (da) | ||
SU908899A1 (ru) | Сплав дл раскислени и легировани | |
SU981429A1 (ru) | Чугун | |
SU889736A2 (ru) | Сталь | |
SU739125A1 (ru) | Модификатор дл чугуна | |
SU1122733A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
JPH01252737A (ja) | 車両用合金鋳鉄制輪子 | |
SU715636A1 (ru) | Сплав дл легировани и модифицировани | |
SU779426A1 (ru) | Лигатура дл чугуна | |
SU834206A1 (ru) | Чугун | |
SU361217A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
SU1157112A1 (ru) | Чугун | |
SU406941A1 (ru) | Чугун | |
SU538052A1 (ru) | Чугун | |
SU551146A1 (ru) | Состав дл наплавки |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PBP | Patent lapsed |