Антифрикционный сплав на основе алюминия

 

Изобретение относится к антифрикционным сплавам на основе алюминия, предназначенным для изготовления износостойких деталей, работающих при температурах до 350°С. Целью изобретения является повышение термостойкости, прочностных свойств и износостойкости при температурах до 350°С. Это достигается дополнительным содержанием углерода, нитрида циркония, железа и магния. Антифрикционный сплав на основе алюминия содержит, мас.%: олово 3,0-3,5

свинец 0,1-1,3

кремний 1,1-6,0

стронций 0,002-0,005

медь 1,1-4,0

бор 0,002-0,05

углерод 0,03-0,6

нитрид циркония 0,02-0,12

железо 0,02-0,6

магний о,1-0,5

алюминий остальное. Сплав имеет следующие свойства: предел прочности при 150, 250 и 350°С соответственно равен 13-16, 8,8-13,8 и 5,2-9,7 кгс/мм<SP POS="POST">2</SP>

износостойкость при сухом трении при 150, 250 и 350°С соответственно равна 59-82, 87-120 и 95-126 мг/м<SP POS="POST">2.</SP>гс. Коэффициент трения составляет 0,0015-0,0018. Появление трещин на отливках типа втулок наблюдается после 28-36 циклов термоциклирования в интервале 20-500°С. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

А1,(51) 5 С 22 С 21/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И д BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ .

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

1, (21) 4434341/23-02 (22) 02.06.88 (46) 07. 01. 90. Бюл. ¹ 1 (71) Производственное объединение

"Гомсельмаш" (72) М.С. Алейник, M.И. Карпенко, А.M. Прищепов, Е.И. Map os, С.М. Бадюкова и С.В. Науменко (53) 669.715(088 .8) (56) Авторское свидетельство ЧССР №- 230279, кл. С 22 С 18/01., опублик.

1986.

Заявка Японии ¹ 61-153255, кл. С 22 С 21/00, опублик. 1986. (54) АНТИФРИКЦИОННЫИ СПЛАВ НА ОСНОВЕ

АЛЮМИНИЯ (57) Изобретение относится к антифрикционным сплавам на основе алюминия, предназначенным для изготовления износостойких деталей, работающих при температурах до 350 С. Целью изобретения является повышение термостойкости, прочностных свойств

Изобретение относится к металлургии сплавов на основе алюминия, предназначенных для изготовления износостойких деталей, работающих при температурах до 350 С.

Цель изобретения — повьппение термостойкости, прочностных свойств и износостойкости при температурах до

350 С.

В табл. 1 указан химический состав опробованных композиций предлагаемого,и известного сплавов. .Введение нитрида циркония повышает термостойкость, твердость и изно„„SU„„1534085

2 и износостойкости при температурах до 350 С. Это достигается дополнительным содержанием углерода, нитрида циркония, железа и магния. Антифрикционный сплав на основе алюминия содержит, мас.%: олово 3,0-3,5; свинец

0 1-1,3; кремний 1, 1-6,0; стронций

0,002-0,005; медь 1,1-4,0; бор 0,0020,05; углерод 0,03-0,6; нитрид циркония 0,02-0,12; железо 0,02-0,6; магний

О, 1-0,5; алюминий остальное. Сплав имеет следующие свойства: предел прочности при 150, 250 и 350 С соответственно равен 13-16, 8,8-13,8 и 5,2-9,7 кгс/мм ; износостойкость при сухом трении при 150, 250 и 350 С а соответственно равна 59-82,87-120 ф и 95-126 мг/м гс. Коэффициент трения составляет 0,0015-0,0018. Появление трещин на отливках типа втулок наблюдается после 28-36 циклов термоциклирования в интервале 20-500 С.

2 табл.

3 иб состойкость сплава. При концентрации нитрида циркония до 0,02 Mac.% износостойкость сплава недостаточна, а более 0 12 мас.% снижаются коэффициент трения, износостойкость и механические свойства.

Введение железа в количестве 0,020,6 мес.% повьппает термическую стойкость, износостойкость сплава и позволяет использовать при изготовлении сплава не чистые металлы, а ферросплавы. При содержании железа более

0,6 мас.% снижаются механические .свойства, увеличивается коэффициент

1534 085 трения и износ при трении при 150350 С.

Магний модифицирует сплав, упрощает его технологию получения, улучшает литейные свойства, благоприятно

5 влияет на форму выделения кремния, повышает термостойкость и износостойкость. Его содержание в сплаве выбрано в интервале О, 1-0 5 мас .% . При содер- 10 жанни магния выше 0,5 мас.% повышается коэффищлент трен ля и снижаются твердость и износостойлкость, а при содержании магния менее О,, 1 мас.% не проявляется положительного его воздействия на сплав. Нижние пределы меди и кремния составляют 1, 1 мас.%, что обеспечивает повышение термостойкости и износостойкости,. Оптимальное содержание свинца в сплаве 0,1—

1„3 мас.%, при более высоком содержании свинца снижается износостойкость и термостойкость сплава„ Содержание бора и стронция в сплаве 0„0020,05 мас.%, при повышении их содер- 25 жания снижается однороцность структуры и антифрикционные свойства сплава, а при меньших их концентрациях сплав имеет низкие характеристики износо-стойкости и термической стойкости. 0

Углерод введен для снижения коэффициента трения и повышения износостойкости, технологических и механических свойств сплавов. При концентрации углерода до 0,03 мас„% снижаются термическая стоикость,, износо35 сч"ойкость и механические свойства.

Ери увеличении концентрации, углерода (более 0,6 мас.%} снижаются технологические и прочностные свойства и износостойкость при 150-.350 С. Содержание олова 3-3,5 мас..% соответствует оптимальной концентрации.

Композиция предлагаемого сплава пфиготавливают В индукционной откры той печи. Сначала в графитовый тигель печи вводят медь и алюминий и расплавляют под слоем древесного угля.

Затем расплав раскисляют и легируют ферросилицием ФС75 и ферростронцием

ФС 15 с перемешиванием. Затем после-довательно вводят олово, нитрид циркония, свинец и магний. После выдержки в течение 2-3 мин при 750-760 С производят заливку расплава в сухие формы для получения заготовок втулок, технологических проб и образцов для механических испытаний.

В табл. 2 приведены механические и эксплуатационные свойства опробованных композиций предлагаемого сплава в сопоставлении с известным сплавом.

Износостойкость определяют в условиях сухого трения на образцах ф 20 мм на машине МФК при 150-350 С.

Материал контробразца Р 25 мм— сталь 45. Термическую стойкость определяют по количеству циклов термоциклирования в интервале 20-500 С до появления на отливках типа втулок трещин.

Как видно из данных табл. 2, предлагаемый сплав превосходит известный по прочностным свойствам, износостойкости при 150-350 С, имеет повышенную термическую стойкость и меньший коэффициент трения по сравнению с известным сплавом.

Формула изобретения

Антифрикционный сплав на основе алюминия, содержащий олово, свинец, кремний, стронций, медь, бор, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения термостойкости, прочностных свойств и износостойкости при температурах до 350 С„ он дополнительно содержит углерод, нитрид циркония, железо и магний при след ющем соотношении компонентов, мас.,%:

Олово 3,0-3,5

Свинец О, 1-1,3

Кремний 1,1-6,0

Стр ониций 0 002-0 005

Медь 1, 1-4,0

Бор 0,002-0,05

Углерод О, 03-0,6

Нитрид циркония 0,02-0,12

)Келеза О, 02-0,6

Магний 0,1-0,5

Алюминий Остальное

1534085

Табляца 1

Состав сплава

Содеркание компонентов, мас.X

Бор Ннтрид циркоСвинец

Стронций

Кремний

Медь

Угле род

Магний ово (ния

О, 1 Остальное

0,3

0,5

30 85 35 0005 21

0,05

Табляца 2

Состав

cnnssa

Предел прочности, кгс/мм, при температуре, С

Иэиосостойкость при сухом трении, мг/м1гс, при температуре, С

Коэффициентт трения

150 250 350

-1» Г*

13 8 8 5,2 82 120 t26 0,0018 28

16 128 9 3 67 98 118 О 0015 36

14 13,8 9,7 59 87 95 0,0016 . 32

47

51

9 7 5 3 6 130 186 290

0,0022 15

Составитель Г. Лукина

Техред М.Дидык

КорректорВ. Кабадий

Редактор Н. Гунько

Заказ 23 Тираж 489 Подписное

ВНИИПИ 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

2

Известный

Предлагаемый

2

Известный

3,0 0,1

3,2 0,7

3,5 1,3

Твердост по Вяккерсу, кгсlмм

1, 10,,002 1, t О,ЭЭ 0,002 0,02

2,7 0,003 2,8 0,2 0,01 0,07

6,0 0,005 4,0 0,6 0,05 О, 12

0,02

0,3

0,6

Термичес" кая стойкость, циклы