RU2287602C1 - Антифрикционный чугун - Google Patents
Антифрикционный чугун Download PDFInfo
- Publication number
- RU2287602C1 RU2287602C1 RU2005120437/02A RU2005120437A RU2287602C1 RU 2287602 C1 RU2287602 C1 RU 2287602C1 RU 2005120437/02 A RU2005120437/02 A RU 2005120437/02A RU 2005120437 A RU2005120437 A RU 2005120437A RU 2287602 C1 RU2287602 C1 RU 2287602C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- iron
- yttrium
- manganese
- increase
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к износостойким чугунам для работы в условиях сухого и граничного трения. Антифрикционный чугун содержит, мас.%: углерод 4,2-4,6; кремний 2,2-3,8; марганец 4,5-12,0; молибден 0,5-1,5; ниобий 2,5-4,5; кальций 0,005-0,01; иттрий 0,005-0,05; церий 0,02-0,05; железо - остальное. Техническим результатом является повышение износостойкости и механических свойств. 1 табл.
Description
Изобретение относится к черной металлургии, в частности к износостойким чугунам для работы в условиях граничного и сухого трения.
Известен антифрикционный чугун [А.с. СССР №1097702, С 22 С 37/00, 15.06.84. Бюл. №22], содержащий, мас.%:
Углерод | 2,2-3,8 |
Кремний | 2,2-3,5 |
Марганец | 0,5-1,2 |
Медь | 0,3-1,5 |
Магний | 0,03-0,08 |
Церий | 0,005-0,1 |
Железо | Остальное |
Недостатком известного чугуна является низкая износостойкость.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является чугун [А.с. СССР №464650, С 22 С 37/00, 25.03.75. Бюл. №11], содержащий, мас.%:
Углерод | 3,5-4,5 |
Кремний | 2,5-3,5 |
Марганец | 7,5-12,5 |
Сурьма | 0,3-0,5 |
Железо | Остальное |
Недостатком прототипа являются недостаточный уровень прирабатываемости и износостойкости, особенно при трении без смазки.
Изобретение решает задачу повышения износостойкости чугуна путем образования метастабильного аустенита, который в процессе трения претерпевает аустенитно-мартенситное превращение.
Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец и железо, согласно изобретению дополнительно содержит молибден, ниобий, кальций, иттрий, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод | 4,2-4,6 |
Кремний | 2,2-3,8 |
Марганец | 4,5-12,0 |
Молибден | 0,5-1,5 |
Ниобий | 2,5-4,5 |
Кальций | 0,005-0,01 |
Иттрий | 0,005-0,05 |
Церий | 0,02-0,05 |
Железо | Остальное |
Предлагаемый чугун в литом и термообработанном состоянии имеет преимущественно аустенитную металлическую основу и карбиды типов (FeMn)3С и NbC. Повышение износостойкости достигается получением очень твердых карбидов ниобия преимущественно сферической формы, располагающихся в метастабильной аустенитной матрице. В процессе изнашивания аустенит претерпевает в поверхностном слое деталей превращение в мартенсит, сопровождающееся выделением избыточных дисперсных карбидов, что вызывает дополнительное повышение износостойкости.
Содержание компонентов в чугуне в указанных пределах обеспечивает высокий уровень механических свойств чугуна и износостойкость.
Увеличение количества графита при частичном разрушении граничного масляного слоя и возникновении металлического контакта обеспечивает смазку трущихся поверхностей. Кроме того, занимая большую поверхность трения, графит частично предотвращает металлический контакт, выделяя ранее поглощенное масло, и сам является смазкой. При содержании углерода менее 4,2% износостойкость чугуна снижается в связи с уменьшением количества карбидной фазы; при содержании углерода, превышающем 4,6%, в структуре появляется большое количество свободного графита, что обусловливает снижение прочности чугуна.
Кремний в указанных пределах способствует образованию карбидов. При содержании кремния менее 2,2% образуется избыточное количество карбидов, увеличение его содержания более 3,8% сопровождается образованием большого количества графита, что уменьшает прочностные свойства чугуна.
Марганец значительно понижает эвтектоидное превращение железоуглеродистых сплавов и способствует аустенизации чугунов. При содержании марганца менее 4,5% в структуре металлической основы появляется значительная доля мартенсита и продуктов перлитного распада, что снижает износостойкость. Повышение концентрации марганца более 12,0% приводит к чрезмерной стабилизации аустенита, что уменьшает эффект поверхностного самоупрочнения при изнашивании и снижает износостойкость.
Введение в состав чугуна молибдена обеспечивает повышение прочности металлической матрицы, увеличение износостойкости, способствует измельчению структуры металлической основы. Благоприятное влияние молибдена на микроструктуру и свойства чугуна начинает проявляться при его содержании в чугуне больше 0,5%. При увеличении содержания молибдена больше 1,5% его влияние на свойства чугуна не наблюдается.
Введение в состав чугуна ниобия приводит к образованию очень твердых карбидов NbC, преимущественно сферической формы, располагающихся в метастабильной аустенитной матрице. При содержании ниобия ниже 2,5% доля карбидов повышенной твердости NbC значительно уменьшается, что вызывает падение износостойкости. Увеличение концентрации ниобия более 4,5% нецелесообразно, т.к. это не приводит к заметному росту износостойкости, однако существенно удорожает чугун.
Кальций вводится для уменьшения концентрации вредных примесей по границам зерен, улучшения механических и литейных свойств. Введение кальция в количествах, меньших 0,005%, заметного эффекта не дает, а добавки его более 0,01% вызывает удорожание чугуна без заметного роста свойств.
Иттрий вводится в состав чугуна с целью измельчения карбидной фазы и повышения ее микротвердости. Влияние иттрия на структуру и свойства чугуна начинает проявляться при его содержании больше 0,005%. Оптимальное содержание иттрия находится в пределах 0,005-0,05%. При его содержании больше 0,05% начинают образовываться крупные включения карбидной фазы, что приводит к повышению хрупкости и увеличению износа сопряженной пары.
Церий способствует измельчению первичных фаз структуры и получению компактной или шаровидной формы графита. Его положительное действие на структуру и свойства чугуна проявляется при содержании больше 0,02%. При содержании церия более 0,05% значительно увеличивается количество карбидной фазы, хрупкость чугуна повышается.
В качестве примесей предлагаемый чугун может содержать серу и фосфор (не более 0,03%).
Химический состав и свойства чугунов приведены в таблице.
Таким образом, заявляемая совокупность и концентрации легирующих элементов позволяют повысить износостойкость чугуна и снизить спад твердости по глубине рабочего слоя.
Плавку исследуемых чугунов проводят в индукционных печах с основной футеровкой тигля. В качестве шихтовых материалов используют литейный и передельный чугуны, ферросплавы молибдена, марганца, ниобия, силикокальций. Обработку расплава иттрием проводят в разливочном ковше, иттрий в виде мелкой стружки вместе с ферросилицием вводят под струю расплава на дно ковша. Температура жидкого металла в этом случае равна 1485°С. Для более равномерного растворения иттрия расплав перемешивают стальным ломиком. После введения иттрия расплав выдерживают в ковше в течение 120 секунд. Появляющийся на зеркале расплава шлак счищают. Разливку чугуна проводят в керамические формы.
Испытания на износостойкость проводили на машине трения СМЦ-2 при трении скольжения по вращающемуся ролику из закаленной стали твердостью HRCЭ55. Результаты испытаний приведены в таблице.
Эффективность заявляемого технического решения заключается в экономии металла и снижении эксплуатационных затрат за счет увеличения долговечности деталей, изготовленных из предложенного чугуна.
Таблица | ||||||||||||
№ плавки | Содержание элементов*, мас.% | Твердость НВ | Коэффициент трения | Относительная износостойкость | ||||||||
С | Si | Mn | Y | Се | Sb | Mo | Nb | Ca | ||||
1 | 4,2 | 2,2 | 4,5 | 0,005 | 0,02 | - | 0,5 | 2,5 | 0,005 | 355 | 0,25-0,27 | 1,82 |
2 (оптим.) | 4,4 | 3,0 | 8,5 | 0,02 | 0,03 | - | 1,05 | 4,2 | 0,008 | 383 | 0,16-0,18 | 2,2 |
3 | 4,6 | 3,8 | 12,0 | 0,05 | 0,05 | - | 1,5 | 4,5 | 0,01 | 367 | 0,20-0,25 | 2,0 |
По составу прототипа | 3,5 | 2,8 | 9,5 | - | - | 0,35 | - | - | - | 310 | 0,30-0,33 | 1,0 |
* Примечание. Остальное железо и примеси. |
Claims (1)
- Антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит молибден, ниобий, кальций, иттрий, церий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Углерод 4,2-4,6 Кремний 2,2-3,8 Марганец 4,5-12,0 Молибден 0,5-1,5 Ниобий 2,5-4,5 Кальций 0,005-0,01 Иттрий 0,005-0,05 Церий 0,02-0,05 Железо Остальное
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005120437/02A RU2287602C1 (ru) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | Антифрикционный чугун |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2005120437/02A RU2287602C1 (ru) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | Антифрикционный чугун |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2287602C1 true RU2287602C1 (ru) | 2006-11-20 |
Family
ID=37502329
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2005120437/02A RU2287602C1 (ru) | 2005-06-30 | 2005-06-30 | Антифрикционный чугун |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2287602C1 (ru) |
-
2005
- 2005-06-30 RU RU2005120437/02A patent/RU2287602C1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2401316C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
EP0272788B1 (en) | A method of making wear resistant gray cast iron | |
RU2287602C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
RU2337996C1 (ru) | Высокопрочный антифрикционный чугун | |
RU2252976C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2011693C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2409689C1 (ru) | Серый антифрикционный чугун | |
RU2147045C1 (ru) | Половинчатый чугун | |
RU2109837C1 (ru) | Сплав на основе системы железо-углерод для изготовления износостойких литых изделий и способ его получения | |
RU2219275C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2082815C1 (ru) | Износостойкая сталь для фасонных отливок | |
RU2297468C1 (ru) | Антифрикционный чугун | |
RU2313609C1 (ru) | Износостойкий чугун | |
RU2356989C1 (ru) | Белый чугун | |
RU2105821C1 (ru) | Способ получения отливок из износостойкой стали | |
RU2230817C1 (ru) | Чугун | |
SU1742348A1 (ru) | Высокопрочный чугун | |
RU2149915C1 (ru) | Сплав | |
RU2147044C1 (ru) | Литой твердый сплав | |
SU1065493A1 (ru) | Чугун | |
SU1355639A1 (ru) | Износостойкий чугун | |
US4929416A (en) | Cast steel | |
SU1611974A1 (ru) | Износостойкий сплав | |
SU1686025A1 (ru) | Фосфористый чугун | |
SU1763506A1 (ru) | Износостойкий чугун |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20070701 |