SU1516504A1 - Лигатура дл чугуна - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к лигатурам дл  обработки износостойких чугунов, используемых дл  изготовлени  деталей тормозных устройств. Целью изобретени   вл етс  повышение задиростойкости и эксплуатационных свойств чугуна. Цель достигаетс  тем, что лигатура дл  чугуна, содержаща  медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, дополнительно содержит нитриды марганца, теллур, иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 12-20, алюминий 7-12, фосфор 10-16, нитриды марганца 12-17, теллур 6-10, иттрий 8-12, бор 2-5, углерод 0,6-1,5, железо-остальное. Использование предложенной лигатуры дл  легировани  чугуна обеспечивает повышение предела прочности в 1,8 - 2 раза, износостойкости - в 1,9-2 раза, стойкости к задиру-в 1,4 - 1,6 раз. 2 табл.

Description

Изобретение относитс  к металлургии, в частности к лигатурам дл  обработки износостойких чугунов, используемых дл  изготовлени  деталей тормозных устройств.

Цель изобретени  - повьш1ение зади ростойкости и эксплуатационных свойств чугуна.

Лигатура дл  чугуна, содержаща  медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, дополнительно содержит нитриды марганца, теллур, иттрий и бор при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Медь12-20

Алюминий7-12

Фосфор10-16

Нитриды марганца

Теллур

Иттрий

Бор

Углерод

Железо

12-17 6-10 8-12 2-5

0,6-1,5 Остальное

Дополнительное введение в состав лигатуры нитридов марганца обеспечивает повьшение стабильности изотропной структуры чугуна, и коэффициента трени , твердости и прочности чугуна, что способствует увеличению задиростойкости и эксплуатационных свойств при сухом трении. Микролегирующий эффект ни тридов марганца при их содержании до 12 мас.% нел1 ст;1точен, не обеспечиваетс  получение нз()тропСП

О5 СЛ

о

4

ной структуры и повышение твердости, износостойкости и фрикционных сьойств чугуна, а при концептрации нитридом марганца более 17 мас.% увеличиваетс  содержание неметаллических включений по границам зерен, снижаютс  механические и фрикционные свойства.

Теллур отбеливает и измельчает структуру и повышает содержание перли та, твердость, прочность, фрикционную теплостойкость и другие фрикционные свойства, но при содержании более 10 мас.% увеличиваетс  отбел чугуна, что снижает ударную в зкость,задиростой кость и коэффициент трени , а при содержании теллу1)а в лигатуре до 6 мас.% его вли«1 ии на прочность, твердость и фрикци,:иные свойства несущественно .

Иттрий мод11фии11рует структуру чугуна , понижает термодинаггическую активность углерода, повьпилет степень сфе- роидизации графита и ,:;).|:ита, твердость чугуна, что noiib;iu;ieT механичес- кие и фрикционн1.с сь( :с гиа чугуна. При концентрации ИТТ1- Р Л - м:;:,% модифицирующий эффект лигатур, i .-.дость и фрикционные свойстп. - /i м i : icne. а при увеличении KI.-;: -,,м , .; более 12 мае. IILM :-; :Ti ч содержание немет;иипг г- i, :j : :;

в структуре, и СНгаСГ - : . :1 П.Ч.:«;-; ч ICCK1IC И фрикционные СУОЙС - ; чу.;, ,

Введение бора обуслсаич : i 41 .имш ем устойчивости ко;:фф 1цие г и задиростойкосч и иследстви (Я : ; Пл ни  в чугуне KapGoGi-ipiMiui :: i .кой , твердой и (JCi.iC ruHKOi I ll : л

кой, чем фосфидиал , ипп-:ечас ; : И :

содержании бора Б jini a iypL. ио I- L

2 мас.%. При киицеитр ИД. г- .

5 мас.% карОобириды p;i . -ч. . :

преимущественно пи -1ь..ч1:цам u:,--;i,

что снижает трещинистиикогть , ч рИ м.:.;.

ные и эксплуатационные своистил,

Медь в составе лигатуры обеспечивает измельчение структуры микролети- рованного чугуна и стабилизацию и сфероидизацию перлита метал.( основы, способствует повышен чо твердости , износостойкости и контактной выносливости, а также предела прочности при раст жении. При концеитр ции меди до 12 мас.% твердость, контактна выносливость, задиростойкость, фрик- ционные свойства и предел про 1ности чугуна при раст жении неди та очии, а при концентрации меди более

Q 0

5 О

5

0

.

20 мас.% ухудшаютс  технологические свойства, увеличиваетс  ликваци , снижаютс  Предел выносливости, износостойкость , коэффициент трени  и однородность структуры.

Содержание алюмини  в составе лигатуры снижено до 7-12 мас.%, что способствует уменьшению его графитизиру- ющей способности па микролегированный чугун и повышению фрикционных и механических свойств. Нижний предел содержани  алюмини  (7 мас,%) ограничиваетс  повышением отбела и снижением контактной выносливости и коэффициента трени  при более низких его содержани х , а при увеличении концентрации алюмини  более 12 мас.% снижаетс  усвоение компонентов лигатуры, твердость , фрикционна  теплостойкость и увеличиваетс  содержание пластинчатого перлита в структуре чугуна.

Углерод в составе лигатуры оказывает графитизирующее вли ние, с1П1жа- ет твердость и сопротивл емость задиру и износу, поэтому его содержание ограничено 0,6-1,5 мас.%. При увеличении содержани  углерода более 1,5 мас.% снижаетс  твсрлосл и экс-, плул :М1,иопна  стойкость.

.ч;ф(1р в ciJCTaee jnirai ypi.i обеспе- чивасг 1 11;ьш1цние степени )литиза- цпи, тви11дости, износостойкости и K(.)ail)(i:iiiun- HTa трени . При концентрации фосакц) до 10 мас.% увеличение коэф- (liUUiicMira трении, твердости и износо- cToi iKocTi недостаточно, а при конце; .-лтип фссфора более 16 мас.% СИ ;-4ii:.i с  однородность структуры, у о;м1чи1и етс  отдел, количество уса- ... p;iKi. и сн1гжаетс  фрикционi; . - ГОЙКОСТЬ.

; . плавки чугуна проведены .i ч;. 1 ч. мх электропечах с перегревом рлги.чана до 1 470-1 .

J41I лтуру выплавл ют в индукционной с кварцитовым тиглем емкостью 30 кг. IbiaBKy провод т в следующей последопательности. Сначала под слоем древесного угл  расплавл ют медь и раскисл ют ее фосфором. После этого ввод т фосфобор и, выдержав в течение 7-10 мин, ввод т расчетное количество фосфора, порошка нитридов марганца и алюминий. После растворени  их присаживают при 1150-1200°С плавиковый шпат (0,2% от массы расплава) и за 3-5 мин до разливки при непрерьшном перемешивании ввод т теллур. Лигатуру при 1120-И разливают по формам .

В табл.1 приведены составы выплавленных лигатур н результаты их испытаний . Лигатуру иснытывают при микро- легировании фрикционного чугуна, содержащего , мас.%: углерод 3,2; кремний 1,8; марганец 0,7; фосфор 0,08-0,1; никель - до 0,2; серы - до 0,1; хром 0,ОА-0,08; железо - остальное.

Температура чугуна при выпуске из печи lAOO-UZO C.

650А6

железным суриком в качсстш; осчклиич о наполнител . Диаметр цилипдрмчес-ких образцов из исследуемого чугуна сос- тавл ет 60 мм.

Механические свойства чу1 уН1)в приведены в табл.2.

Как видно из табл.2, использонание предлагаемой лигатуры дп  микролеги- )0 ровани  износостойкого чугуна обеспечивает повышение твердости, эксплуатационной стойкости и фрикционных свойств с большей степени, чем изве-.

стна  лигатура.

Механические свойства микролегиро- 15 ванных чугунов определ ют по стандартным методикам на цилиндрических образцах 30 мм, а оценку коэффициента трени  и фрикцйонно-износных свойств провод т на кольцевых образцах на машине 20 медь, алюминии, фосфор, углерод и же- трени  УМТ-1М в услови х установивше- лезо, отличающа с  тем, гос  режима трени  в соответствии с известной методикой. Эксплуатационную стойкость чугунов определ ют на инерционных испытательных стендах по схеме 25 риды марганца, теллур, иттрий и бор неподвижна  колодка из асбоцементного при следующем соотношении компонен- материала - вращающийс  цилиндр из исследуемого чугуна. Скорость вращени  образцов 1,26 - 1,57 м/с, удельна  нагрузка за цикл измен етс  587 - 6320 мПа. Удельную нагрузку и силу

Формула-изобретени 

Лигатура дл  чугуна, содержаща 

что, с целью повышени  задиростой- кости и эксплуатационных свойств чугуна , она дополнительно содержит ниттов , мас.%: Медь Алюминий

30

Фосфор

Углерод

12-20

7-12

10-16

0,6-1,5

трени  регистрируют при помощи тензо- метрического динамометра через усили- тель УТ-Ч и осциллографа Е-117. В качестве материала дл  неподвижных ко-35 лодок используют материал 6КХ-1Б с

I

(известна )

2

3 4

медь, алюминии, фосфор, углерод и же- лезо, отличающа с  тем, риды марганца, теллур, иттрий и бор при следующем соотношении компонен-

Формула-изобретени 

ь, алюминии, фосфор, углерод и ж о, отличающа с  тем, ы марганца, теллур, иттрий и бор следующем соотношении компонен-

Лигатура дл  чугуна, содержаща 

медь, алюминии, фосфор, углерод и же- лезо, отличающа с  тем, риды марганца, теллур, иттрий и бор при следующем соотношении компонен-

что, с целью повышени  задиростой- кости и эксплуатационных свойств чугуна , она дополнительно содержит нит медь , алюминии, фосфор, углерод и лезо, отличающа с  те риды марганца, теллур, иттрий и б при следующем соотношении компоне

тов, мас.%: Медь Алюминий

Фосфор

Углерод

Нитриды марганца

Теллур

Иттрий

Бор

Железо

Таблица

12-20

7-12

10-16

0,6-1,5

12-17

6-10

8-12

2-5

Остальное 1

Остальное II

Редактор Н.Рогулнч

Составитель И.Бекренева

Техред Л.Олийнык Корректор М.Максимишинец

Заказ 6351/25

Тираж 576

ВНИППИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при I KIIT СССР П3035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

Таблица 2

Подписн(1е

Claims (1)

1. Формула-изобретения

   Лигатура для чугуна, содержащая медь, алюминий, фосфор, углерод и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения задиростойкости и эксплуатационных свойств чугуна, она дополнительно содержит нит

   риды марганца, теллур, иттрий и бор при следующем соотношении компонен- тов, мас.%: Медь 12-20 Алюминий 7-12 Фосфор 10-16 Углерод 0,6-1,5 Нитриды марганца 12-17 Теллур 6-10 Иттрий 8-12 Бор 2-5 Железо Остальное Табл и ц а 1

   Лигатура

   Содержание компонентов, мас.%

   Медь

   Алюминий Фосфор Нитриды марганца Углерод Теллур Иттрий Бор

   Железо (извест-

   ная) 2 35 12 20 7 10 10 12 4 0,6 6 8 2 Остальное _ II _ 3 17 10 14 15 0,8 8 10 4 _ II _ 4 20 12 16 17 1,5 10 12 5 , It _

   Таблица 2

   Лигатура Предел прочности при растяжении, МПа Твердость, НВ Относительная износостойкость,К_а Коэффициент трения Повышение степени перлитизации матрицы, % Стойкость к задиру, МПа * м/с Эксплуатационная стойкость , тыс. циклов 1 (известная) 265 , 230 1,25 0, 19 1 1 2320 23-28 2 515 290 2,41 0,31 35 3180 38-46 3 560 312 2,56 0,39 42 3860 43-52 4 540 298 2,52 0,35 40 3750 41-47