SU1285045A1 - Антифрикционный чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к антифрик- , ционным чугунам и может быть использовано дл  изготовлени  деталей, работающих в услови х сухого и граничного трени . Цель изобретени  - ciui- жение твердости, длительности приработки , коэффициента трени  и новьше- ние износостойкости при сохранении прочности. Чугун содержит, мас.%: С 1,8-3,6; Si 2,4-4,4; Си 0,3-5,0; S 0,92-1,40; Мп 0,1 -0,40; Р О,I - 0,30; Fe остальное.. Свойства чугуна: твердость 2070-2230 ffla; прочность 276-398 МПа; износ 7,6-8,2.мг/см км, врем  приработки 4,0-100 мин; коэффициент трени  0,09-0,12 (схема испыг ташш на износ - машина СКЦ-2, удельное давление 120 МПа; контртело - сталь 45х ,с твердостью 48-52 НКСэ, окружна  скорость - 1,5 м/с). 1 табл. 3

Description

Г

Кэ ро Ы о

4 СЛ

11285045

Изобретение оть оснтс  к метал.чурдо со

гин,, в частности к чугунам, и может

Цель изобретени  - снижение твер дости, длительности приработки, коэ фициента трени  и повышени  его изн состойкости при сохранении прочносбыть использовано при изготовлении различных деталей и узлов, работающих в жестких услови х сухого и полу- 5 ти.

сухого трени  и износа, а также при Результаты выполнени  примеров, смазке, в том числе граничной, трущих- нплюстриругащих предлагаемый способ, с  поверхностей.приведены в таблице.

Цель изобретени  - снижение твердости , длительности приработки, коэффициента трени  и повышени  его износостойкости при сохранении прочности .

Содержит также 1,0 мас.% никел  ir 0,5 млс.% молнбденп

В индукционной печц выплавл ют чугун составов 1-10. Механические свойства определ ют на литых образцах 5 ф 12 мм, отожженных при 1223 К в течение 1-4 ч с последующим охлаждением на воздухе.

Антифрикционные свойства чугунов исследуют при удельном давлении образца на контртело в 120 МПа/см . Контртело изготавливают из стали 45Х с последующей закалкой до HRCg48-52. Окружна  скорость равн етс  1,4- 1,5 м/с. Дл  моделировани  полусухого трени  используетс  дистиллированна  вода, котора  одновременно служит и охлаждающей жидкостью. Врем испытаний дл  предлагаемого чугуна 3 ч, дл  известного 4 - 5 ч, включа  врем  приработки. Дл  определени  весового износа образщл взвещи- вают на аналитических весах с точностью ±0,0001 г. Коэффициент трени  определ ют в. соответствии с требовани ми , инструкции по эксплуатации машины трени  СМЦ-2. Измерение параметров щероховатости и

5

0

5

0

5

осуществл ют по методике измерени  параметров шероховатости МИ 41-75.

Нижний предел содержани  углерода (1,8 мас.%) обусловлен тем, что при содержании меди на верхнем уровне (5 мас.%) резко уменьшаетс  растворимость углерода в высокомедистых расплавах. Однако снижение доли компактного графита отжига при содержании углерода на нижнем уровне компенсируетс  интенсивным выделением высокомедистой фазы в виде компактных включений, обладающих высокими антифрикционными свойствами. Верхний предел по углероду (3,6 мас.%) обусловлен трудностью растворени  большего количества углерода в жидком ме- тапле, содержащем много кремни  (4,40 мас.%) и серы (1,4 мас.%) - элементов, снижающих растворимость углерода в расплаве.

Нижний предел содержани  кремни  (2,4 мас.%) обусловлен тем, что при более низкой концентрации кремни  в металле длительность отжига резко увеличиваетс , самоотжиг становитс  практически неосуществимым, а коли

честно-и МОРФОЛОГИЯ включеипй углерода отжига (графита), а следовательно и свойства измен ютс  в худиую сторону . Верхний предел содержани  кремни  (4,А мас.%) обусловлен тем, что при более высоком содержании этого элемента становитс  затруднительным получение в металле перлитной структурной составл ющей. Оговоренное сочетание углерода и кремни  обеспечивает сокращение времени отжига чу- гуна.

Ни ший предел содержани  серы (0,92 мас.%) обусловлен тем, что при меньшем содержании серы в чугуне его антифрикционные свойства близки к уровню известного чугуна. С ростом содержани  серы происходит сфероидизаци  графита отжига, измельчение матрицы чугуна и ее пер- литизаци , сокращение длительности графитизирующего отжига, что повыша- ет комплекс механических и антифрик- .ционных свойств. Верхний предел (1,4 мас.%) обусловлен тем, что при более высокой концентрации серы начинаетс  расслоение расплава на высокосернистую низкоуглеродистую и низкосернистую высокоуглеродистую жидкости , что не дает возможности обес- печить гомогенность материала получаемых отливок. Кроме того, дл  таких высокосернистых расплавов характерны особый вид кипа (кппею  ) с выделением 50 и образованием газо вых раковин в отливках.

Содержание марганца ограничено верхним пределом 0,4 мас.% ввиду того , что при более высоком его содержании образуетс  слишком большое количество сульфидов марганца (MuS) в расплаве еще до начала затвердевани  отливок, что ведет к снижению жидкотекучести расплава и формозапол н емости, плохому питанию отливок прибьш ми, склонности к гор чим тре щинам в местах скоплени  сульфидов, значительному ослаблению металлической матрицы и падению прочностных свойств, ухудшению антифрикционных свойств и нейтрализации части серы. Это снижает ее положительное вли ние на степень компактности графита отжига .

Фосфор оказывает благопри тное вли ние на антифрикционные свойства чугуна, однако в чугунах с компактным графитом включение фосфил

to

15

35

20

25

30

40

5

0

ной эвтектики (особенно в виде сетки) отрицательно вли ет на прочностные свойства металла. Поэтому, содержание фосфора ограничено 0,3 мас.%, так как при более высоком содержании фос- фидна  эвтектика начинает образовывать именно сетку. В услови х сухого и полусухого трени  при высоких удельных нагрузках, из-за высокой твердости и хрупкости, фосфидна  эвтектика в виде сетки интенсивно етс  и продукты разрушени  резко ливают износ трущихс  поверхностей.

При содержании марганца и фосфора ниже Х), мас.% они не оказывают вли ни  на свойства чугуна.

Нижний предел содержани  меди определ етс  тем, что до 0,3 мас.% меди оно не оказывает заметного вли ни  на свойства чугуна. Верхний предел по меди (5,0 мас.%) выбран в св зи с тем, что нри более высоком содержании этого элемента он начп1гает сильно тормозить процесс графитиза- цни чугуна нри отжиге. Кроме того, в этом случае медь начинает интенсивно переноситьс  па- контртело, образу , на его поверхности не только медистую пленку, но и наросты, снособству- резкому снижению антпфрнкционных свойств.

Сравнение свойств предлагаемого чугуна и известного показывает, что предлагаемый чугун при более низкой твердости и равной прочности пмеет благопри тное сочетание антифрикционных свойств, что позвол ет,повысить надежность и долговечность.изготавливаемых из него деталей.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, медь,серу, марганец , фосфор и железо, отличающийс  тем, что, с целью снижени  твердости, длительности приработки , коэффициента трени  и повышени  износостойкости при сохранении прочности, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

   5

   5

   Углерод

   Кремннй

   Медь

   Сера

   Марганец

   Фосфор

   Железо

   1,80-3,60 2,40-4,40 0,30-5,00 0,92-1,40 0,10-0,40 0,10-0,30 Остальное