SU1425241A1 - Подшипниковый чугун - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к области металлургии и может быть использовано при изготовлении деталей, работающих в услови х воздействи  трени  качени  и скольжени , например деталей подшипников. Целью изобретени   вл етс  повышение твердости и контактной выносливости чугуна. Предложенный чугун содержит, мас.%: углерод 2,8-3,4; кремний 1,8-2,5; марганец 1,4-2,1; фосфор 0,1-0,6; сера 0,05-0,15, церий 0,005-0,05; бор 0,05-0,15; хром 0,35-0,5; железо остальное. Предложенный чугун после лазерной термической обработки имеет Htoo 10500-11500 МПа, контактную выносливость 200-215 ч. 1 табл.

Description

4;: ГчЭ СП ГО

4

Изобретение относитс  к метал-лургии, в частности к разработке составов чугуна дл  изготовлени  деталей, работающих в услови х трени  качени  и скольжени , например , шестерен, деталей подшипников с повышенной твердостью, износостойкостью и кон- та-ктной выносливостью после лазерной тер- 1мической обработки (ЛТО).

Целью изобретени   вл етс  повышение твердости и контактной выносливости.

Предлагаемый чугун содержит углерод, кремний, марганец, фосфор, серу, церий, бор, хром и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод2,8-3,4

Кремний1,8-2,5

Марганец1,4-2,1

Сера0,05--0,15

Фосфор0,1--0,6

Хром0,35-0,50

Бор0,05-0,15

Церий0,005-0,05

ЖелезоОстальное

1

1 Выбор граничных значений содержани  Углерода и кремни  в чугуне обусловлен 1еобходимостью получени  качественных отливок без отбела и с равномерной струк- урой по всему объему. I

Введение дополнительного количества i-iapraHua и хрома св зано с необходимостью повышени  технологичности (литейных БОЙств) и получени  в литом состо нии авномерной перлитной структуры с удов- етворительной обрабатываемостью. Кроме |ого, хром и марганец легируют металлическую основу чугуна и обеспечивают получение высокой твердости после ЛТО.

Введение в чугун бора в количестве 0,05-0,15 мас.% обеспечивает равномерное микролегирование металлической основы rtoBepxHOCTHO-активным элементом, образующим комплексные тугоплавкие включени  (карбиды и карбонитриды), что приводит к повышению физико-механических и эксплуатационных свойств. При содержании бора ниже 0,05 мас..% микролегируюш,ее вли ние на структуру чугуна про вл етс  слабо , при концентрации бора выше 0,15 мас.% резко возрастает количество твердых соединений бора (в т.ч. выход ших на по- EiepxHOCTb деталей), которые повреждают сопр женные с чугунными детал ми металлические поверхности.

Модифицирование чугуна церием в количестве 0,005-0,05 мас.% измельчает эвтектическое зерно и вызывает повышение дисперсности графита и его равномерное распределение в металлической Основе, что значительно повышает весь комплекс физико-механических свойств чугуна.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

При введении цери  в количествах менее 0,005 мас.% его .модифицирующее действие практически не про вл етс , при повышении содержани  цери  (более 0,05%) образуютс  грубые неметаллические включени , которые в услови х высоких контактных напр жений значительно снижают работоспособность деталей.

Структурные превращени , обусловленные введением в состав чугуна предлагаемых элементов, обеспечивают высокую эффективность упрочнени  ЛТО, повышение контактной выносливости и износостойкости -чугуна в литом состо нии и после ЛТО.

Пример. Чугун выплавл ют в индукционных высокочастотных печах с е.мкостью тигл  (по стали) 160 кг с использованием в качестве шихтовых материалов литейного чугуна (в чущках), низкоуглеродистых отходов (сепараторна  высечка), соответствующих легирующих добавок (ферросилици  марки, ферромарганца, феррохрома, ферробора, феррофосфора, ферроцери , сернистого железа и т.д.). Перед проведением плавок производ т расчет дл  получени  чугуна заданного состава. В завалку подают низкоуглеродистые отходы, чугун , ферросилиций, феррохром и ферромарганец . После проплавлени  шихты провод т перегрев чугуна до 1500±20°С (замер термопарой погружени ), в жидкий металл ввод т остальные добавки и за 1-2 .мин до выпуска из печи (при температуре примерно 1350°С) ввод т ферроцерий и ферро- бор. Выпуск чугуна из печи провод т в ковш, из которого осуществл ют заливку в цельнометаллические формы дл  получени  слитков диаметром 40-100 мм (массой соответственно 8 и 30 кг). После охлаждени  до 900-1000°С отливки извлекают из металлических форм и за.медленно охлаждают в подогреваемых контейнерах дл  снижени  твердости в литом состо нии до НВ 250.

Из полученных слитков изготовл ют образцы-шайбы диаметром 26 .мм, часть из которых подвергают лазерной термической обработке по известной технологии: покрывают фосфатом магни  Mg3(PO4)2 с целью увеличени  коэффициента поглощени  лазерного излучени , после чего проход т закалку с использованием непрерывного СО2 - лазера с упрочнением по концентрическим окружност м.

Твердость образцов в литом состо нии определ ют методом Бринелл , микротвердость - на приборе ПМТ-3.

Контактную выносливость оценивают ис- пытание.м плоских образцов при контактных напр жени х 4500 МПа.

Износостойкость определ ют при исти- .рании плоского образца неподвижным шариком диаметром 9,525 мм с нагрузкой 3,300 г по изменению веса.

Результаты испытаний приведены в таблице .

Анализ данных таблицы показывает, что предлагаемый чугун значительно превосходит известный во всем интервале предлагаемых концентраций компонентов по комплексу механических свойств.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Подшипниковый чугун, содержащий углерод , кремний, марганец, фосфор, серу, церий, бор и железо, отличающийс  тем, что.

   с целью повышени твердости и контактной выносливости, он дополнительно содержит хром при следующем соотношении компонентов, мас.%:

   Углерод2,8 -3,4

   Кремний1,8-2,5

   Марганец.4-2,1

   Фосфор0,1-0,6

   Сера0,05--0,15

   Церий0,005-0,05

   Бор0,05-0.15

   Хром0,35-0,50

   ЖелезоОстальное

   Известный чугун