Лигатура для чугуна

 

СОЮЗ СОВЕТСНИК

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИК

РЕСПУБЛИН

И9> СШ

gg 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4238170/31-02 (22) 04,05.87 (46) 30.03.89. Бюл. М )2 (71) Могилевское отделение Физикотехнического института АН БССР и

Производственное объединение "Гомсельмаш" (72) M.È.Kàðïåíêo, Е.И.Марукович, F..M,Hàçàð÷óê и С.M.Áàäþêîâà (53) 669.15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 711145, кл, С 22 С 35/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

1) 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛИГАТУРА ДЛЯ ЧУГУНА . (57) Изобретение относится к литейному производству, в частности к составам лигатур для микролегирования износостойкого чугуна, Цель изобретения — повышение фрикционных свойств и контактной выносливости чугуна.

Изобретение относится к литейному . производству, в частности к лигатурам для микролегирования износостойкого чугуна.

Цель изобретения — повышение фрикционных свойств и контактной выносливости чугуна.

Лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор и железо, дополнительно содержит карбонитриды хрома и титана и бор при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Медь 22-,35

Алюминий 5-10

Фосфор 18-25

Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, карбонитриды хрома и титана, бор и железо при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 22-35; алюминий 5-10; фосфор 18-25; карбонитриды хрома 10-19; карбонитриды титана 7-25; бор 2-13 и железо ос" тальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры бора и карбонитридов хрома оказывает отбеливающее влияние и стабилизирует перлит металлической основы,а карбонитриды титана графитизируют структуру и повышают коэффициент трения при сохранении контактной выносливости на высоком уровне °

Экономический эффект от применения предложенной лигатуры достигается за счет повышения износостойкости при фрикционном изнбсе íà 15-43% и контактной выносливости на 17-31%.

1 табл.

Карбонитриды хрома 10-l9 .Карбонитриды титана 7-25

Бор 2-13

Железо Остальное

Дополнительное введение карбонитридов хрома и титана обеспечивает существенное изменение структуры чугуна, повышение его твердости и износостойкости, что значительно повышает фрикционные свойства и контактную выносливость. Их содержание в лигатуре. определено экспериментально.

При этом, карбонитриды хрома являются более крупными, чем карбонитриды ти1468953 тана, в большей степени повьпиают твердость, фрикционную теплостойкость и контактную выносливость, При концентрации карбонитридон хрома до 10 мас.X

5 повышение твердости, износостойкости, фрикционной и контактной выносливости недостаточное, а при увеличении карбонитридов хрома более 19 мас.7. снижаются пластические и фрикционные свойства, коэффициент трения и износостойкость, увеличивается отбел и снижается стойкость при ударно-абразивном износе. Карбонитриды титана измельчают структуру и повышают коэф-5 фициент трения и другие фрикционные свойства, но при содержании их более

25 мас.% увеличивается концентрация неметаллических включений по границам зерен, увеличивается износ и снижается контактная выносливость.

При содержании карбонитридов титана до 7 мас,Х их влияние на твердость, износостойкость и фрикционные свойства — несущественно, 25

Медь в составе лигатуры обеспечивает измельчение структуры микролегиронанного чугуна и стабилизацию перлита металлической основы, способствует повышению твердости, износостойкости и контактной выносливости, а также предела прочности при растяжении. При концентрации меди до 22 мас.% твердость, контактная выносливость, фрикционные свойства и предел прочности чугуна при растяжении недостаточны, а при концентрации меди более 35 мас.7. ухудшаются технологические свойства, увеличивается ликнация, снижаются предел выносливости, износостойкость и однородность структуры.

Содержание алюминия в составе лигатуры снижено до 5-10 мас.7., что способствует уменьшению его графитизирующей способности на микролегированный чугун и повышению фрикционных и механических свойств. Нижний предел содержания алюминия (5 мас.X) ограничивается повьш ением отбела и снижением контактной выносливости 50 при более низких его содержаниях, а при увеличении концентрации алюминия более 10 мас.% снижается усвоение компонентов лигатуры, износостойкость, твердость и контактная

55 выносливость, Дополнительное введение бора в состав лигатуры повышает отбел, твер" дость и износостойкость и контактную выносливость чугуна. При концентрации бора до 2% его отбеливающий эффект проявляется слабо, а износостойкость и контактная выносливость недостаточны. При увеличении концентрации бора более 137. увеличивается содержание боридов и других неметаллических включений по границам зерен, что снижает пластические свойства, контактную выносливость и относительную износостойкость чугуна.

Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение твердости, износостойкости и коэффициента трения чугуна, При концентрации фосфора до

18 мас,7 увеличение коэффициента трения, твердости и износостойкости недостаточно, а при концентрации фосфора более 25 мас .7 снижаются однородность структуры, увеличивается отбел, количество усадочных раковин и снижается контактная выносливость.

В опытных плавках лигатур в индукционной печи с тиглем емкостью

150 кг методом переплава используют следующие материалы: отходы медных катодов, изготовленных электролитическим путем (ГОСТ 546-78) и по составу соответствующий меди марки

МО (ГОСТ 859-78); алюминий для раскисления и производства ферросплавов

АЧ-О (ГОСТ 295-79), феррофосфор доменный ФФ (ЧМТУ 5-29-70), ферробор

ФБ1 (ТУ 14-8-48-69), которые измельчались предварительно до фракций

5-50 мм. Плавку ведут под покровным флюсом из боя стекла (50%) хлористого натрия (40%) и буры На В О (10%1.

Алюминий вводят после расплавления меди, AeppoAochopa и ферробора. При достижении температуры 1080-1100 С в расплав вводят в виде порошков карбонитриды хрома XJ00H (ТУ 05-0370) и карбонитриды титана Ти-1Н (ТУ 05-21-73) и после выдержки 23 мин с перемещиванием расплава производят разливку лигатур в формы.

Для испытания иэносостойкости микролегированнь|х чугунов на ударноабразивное изнашивание используют стандартный метод по ГОСТ 23,207-79 и цилиндрические шлифовальные образцы 10А с шероховатостью рабочей поверхности не более 2,5 мкм, Абразивный материал — карбид кремния черный (ГОСТ 3647-71) зернистостью

7-25

2"13

Остальное

Состав

Содержание компонентов, мас,7.

Предел прочности

Алюминий

Карбонитриды хрома

КарбоБор Железо нитриды титана при изгибе, МПа.Предлагаемый

2

4

Известный

6 45 (+О, ЗЖ угле род а) 22 )8 )О

30 21 7

35 25 5

21 )5 )3

36 30 4

25 )3

17 5

7 2

27 )4

2 ) 10

19

20

Осталь- 282 ное 308

То же 326

252

266

10.

245 б

146

0,63 мм и с относительным содержанием влаги не более 0,15Х по массе.

Оценку коэффициента трения и фрикционной износостойкости проводят на установке УМТ-1 в соответствии с методикой по ГОСТ 23.2)0-80 на кольцевых образцах высотой 15+0,2 мм.

Фрикционную стойкость определяют на инерционном стенде при торцовом трении без смазки в условиях бесступен- - чатого регулирования скоростей скольжения за один цикл от 1,0 до 2,2 м/с при удельном давлений 65 Н/см т

Испытания на контактную выносливость производят на машине МИД-1 в соответствии с ГОСТ 2860-65 на образцах цилиндрических диаметром )Ой

«+0,01 мм.

Лигатуру испытывают при микролегировании фрикционного чугуна, содержащего, мас.Е: углерод 3,6; кремний 1,8; марганец. 0,7; фосфор до

0,06; никель до 0,2 и серы до 0,12.

Лигатуру вводят в ковш при выпуске чугуна из вагранки под струю при наполнении ковша металлом на 1/3 его высоты в количестве от 1,0-1,57 от массы заливаемого расплава.

В таблице приведены данные механических и фрикционных свойств чугулигатуры

Медь Фосфор

8953 е нов, микролегированных в количестве

l 0X от массы расплава известной (состав 6) и предложенной (составы

1-5) лигатурами.

Как видно из таблицы, использование предложенной лигатуры лля микролегирования чугуна. обеспечивает.повьппение контактной выносливости, изиосостойкости и фрикционных свойств чугуна.

Формула изобретения

Лигатура для чугуна, содержащая медь, алюминий, фосфор и железо, отличающаяся тем, что, с целью повышения фрикционных свойств и контактной выносливости чугуна, она дополнительно содержит карбонитриды хрома и титана и бор при следующем соотношении компонентов, мас.7:

Медь 22-35

Алюминий 5-10

26 Фосфор 18-25

Карбонитриды хрома 10-19

Карбонитриды титана

30 Вор

Железо

1468953

Продолжение таблицы

Характеристика износостойкости при фрикционном трении

Контактная выносли вость

МПа

Состав лигатуры

Износостойкость при ударно-абразивном износе

Твердость, НВ

Ко эффициеит трения

Стойкость

Темп изнашиваОтносиПотеря массы, r циклов тельная

X ния мг и смерч. 10

0,315

0,325

0,345

0,257

0,280

15.9 516

177 528

193 530

130 500

138 504

1,029

0,921

0,853 . 1,264

1,086

l,28 22

1,43 !5

1,58 12

1,15 42

1,24 30

1,13

1 321 0 255 128 499

Составитель А.Бармыков

Редактор И,Сегляник Техред М.Дидык Корректор О.Кравцова

Заказ 1320/27 Тираж 576 Подписное

ВНВЗПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина, 101.Предлагаемый

1 251 0,0273

2 259 0,0242

3 265 0,0215

4 227 0,0304

5 238 0,0282

Извест" ный б 220 0,0397 (+0,3X углерода) Средний износ при торцовом трении, мг/гс