О
:о Изобретение относитс -к металлу гии, в частности, к изысканию серы чугунов дл изготовлени тормозных барабанов, колодок и других фрикци ных отливок, Известен серый чугун lj состав мае. %: Углерод 3,00-3,25 Кремний 1,80-2,10 Марганец 0,46-0,70 Сера.0,07-0,12 Фосфор0,15-0,25 Известный чугун обладает низким физико-механическими и фрикционным свойствами. Твердость чугуна 207228 НВ. Известен серый чугун 2J следую щего химического состава, мас.%: Углерод2,0-4,0 Кремнийдо 2,0 Марганец Т,5-6,О Медь до 2,5 Молибден до 1,2 ЖелезоОстальное Чугун имеет высокую твердость, но низкую стойкость к ермоциклиро ванию. Повышенное содержание марга ца в этом чугуне увеличивает отбел отливок, тормозит графитизацию, пр водит к по влению в структуре ауст нита и структурно-свободных карбидов , что снижает фрикционные свойс ва чугуна в отливках и его пластич ность. Наиболее близким к предлагаемом по технической сущности и достигае мому эффекту вл етс серый чугун Sj следующего химического сос тава, мае. %: Углерод: 3,00-3,8 Кремний 1,60-2,6 Марганец 0,50-1,3 Титан0,10-0,2 Цирконий 0,10-0,2 Кальций 0,03-0,1 Ниобий 0,01-0,1 Азот0,01-0,05 Железо Остальное Предел прочности известного чуг на 212-320 МПа, динамическа прочность 0,35-0,57 МДж/м. При нагреве изделий до 1373 К фрикционна стойкость составл ет 1300-1720 циклов. Известный чугун обладает низкой стойкостью к термо циклированию. Цель изобретени - повышение фр дионной стойкости. Поставленна цель достигаетс тем, что серый чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, титан, цирконий , кальций, ниобий, азот и железо , дополнительно содержит молибден, ванадий и редкоземельные металлы при следукндем соотношении компонентов , мае. %: Углерод2,5-3,8 Кремний1,6-2,6 Марганец 0,2-1,0 Титан0,03-0,2 Цирконий 0,01-0,2 Кальций 0,01-0,1 Ниобий0,01-0,1 Азот0,02-0,1 Молибден 0,03-0,9 Ванадий 0,10-0,5 Редкоземельные металлы 0,01-0,1 Железо Остальное Введение в высокофосфористый чугун молибдена в количестве 0,030 ,9 мае. % обеспечивает упрочнение металлической основы, повышение циклической стойкости, прочностных и фрикционных свойств. При введении его в высокофосфориетый чугун в количеетве менее 0,03 мас.% изменение фрикционных свойств незначительно, а при увеличении его концентрации более 0,9 мае. % увеличиваете отбел отливок, снижаютс коэффициент трени , пластичность и стойкость к термоциклированию . Обеспечива упрочнение металлической основы, молибден позвол ет снижать металлоемкость фрикционных изделий. При содержании в чугуне 0,10 ,5 мае. % ванади повышаютс стойкость к термоциклированию, фрикционна стойкость и прочность. При вводе его до 0,1 мае. % положительное вли ние про вл етс незначительно. При увеличении содержани ванади уменьшаетс охрупчивающее вли ние неметаллических включений, в результате чего повышаютс фрикционна стойкость и динамическа прочность чугуна. Увеличение концентрации ванади более 0,5 мае. % епособствует увеличению отбела, снижению жидкотекучести чугуна и коэффициента трени . Редкоземельные металлы в количестве 0,01-0,10 мае. % введены в чугун как эффективные модифицирующие компоненты , обеепечивающие измельчение структуры, повьшение фрикционной стойкости и износостойкости благодар образованию компактных форм графи та и карбонитридов, стойких при повьпненных температурах. Их содержание прин то от концентрации 0,01 мае. %, когда начинает сказыватьс вли ние РЗМ на свойства и фрикционную стойкость чугуна, и ограничено содержани ем 0,10 мае. %, так как повышение его концентрации снижает динамическую прочность чугуна и повьпвает его :отбел. Пример. Вьшлавку чугуна различных составов производ т в индукционных электрических печах с кислым тиглем. Заливку расплава в оболочковые формы дл получени образцов, технологических проб и отливок производ т при температуре 1623-13ДЗ К. В табл. 1 приведены составы иссле дованных чугунов. Микролегирование чугуна производ т непосредственно в печи после десульфурации и раскислени расплава присадкой феррованади с содержанием 35-37% ванади и ферромолибдена с ср держанием 59-63% молибдена. Усвоение молибдена составл ет 83%, а усвое ние ванади 94%. В качестве флюса при выплавке серого чугуна используют технический криолит (ГОСТ 1056-73 а дл десульфурации - кальцинированную соду. Редкоземельные металлы ввод т перед разливкой расплава в литейные ковши. Угар редкоземельных металлов в железоуглеродистом расплаве более высокий, чем угар микролегирующих добавок, и увеличивалс с повышением содержани кислорода, серы в расплаве , увеличением температуры расплава и объема присаживаемых добавок. При проведении опытных плавок температура расплава перед модифицированием составл ет К, а количество присаживаемых РЗМ колеблетс от 0,011% от массы расплава в ковше ( состав чугуна № 3) до 0,124% от массы расплава (состав чугуна № 6). Перед и после присадки модификаторов расплав заливают в клиновые технологические пробы дл определени на отбел (ГОСТ 7293-79), а после снижени температуры расплава до 1643 К начинают запивку литейных форм дл получени фрикционных отливок и образцов дл механических испытаний. Из отливок и образцов берут пробы на . химический анализ. Сравнительные испытани на фрикционную стойкость проведены по известной методике оценки фрикционной теплостойкости материалов (ГОСТ 23.210-80), работающих в диапазоне нагрузок 7-138 кгс/см. Фрикционную стойкость известного и предлагаемого чугунов определ ют при нагреве до 1100°С и прижатии образцов в осевом направлении силой до 360400 кгс/см. Смазка при испытани х не используетс . Скорость скольжени деталей из предлагаемого чугуна может колебатьс от 0,2 до 25 м/с. Температура 1100°С вл етс температурой контактной поверхности, возникающей при нестационарном сухом трении. В табл. 2 приведены данные определени предела прочности при раст жении и фрикционной стойкости серых чугунов опытных плавок. Более высокий уровень фрикционной стойкости и прочности предлагаемого чугуна позвол ет повысить надежность и долговечность отливок ответственного назначени узлов сухого трени и рекомендовать его дл промышленного применени . Экономический эффект составл ет 17-32 руб. на тонну годного лить . При литье в оболочковые формы отливкн из предлагаемого чугуна имеют высокую размерную точность и хорошую чистоту поверхности.
Таблица 1