Сплав на основе меди

 

Изобретение относится к антифрикционным медным сплавам, используемым для изготовления литых червячных колес, вкладышей и подшипников. Цель изобретения - повышение механических и эксплуатационных свойств. Сплав на основе меди содержит компоненты в следующем соотношении , мае.%: олово 2-11; фосфор 0,2-0,9; один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий, 0,05-0,3; железо 0,02-0,5; никель 0.02-0,5; бор 0,002-0,01; углерод 0,002-0,05; медь остальное. Свойства сплава следующие: предел прочности при растяжении 318-361 МПа; твердость НВ 95-100; уд. вязкость 40-45 Дж/см, эксплуатационная стойкость 815-878 ч. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 22 С 9/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

0,3 — 2,0

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Р (21) 4799164/02 (22) 05.03.90 (46) 15,04.92. Бюл. М 14 (71) Могилевский лифтостроительный завод (72) О.А.Тихонович, М.И.Карпенко, В,И.Ш паковский, Е,И.Марукович, Б.Х.Кац и В.А.Китович (53) 669.3(088.8) (56) Патент США М 4732602, кл. С.22 С 9/06, 1988.

Патент Австралии М 491543, кл. 15.8, 1978, (54) СПЛАВ НА ОСНОВЕ МЕДИ (57) Изобретение относится к антифрикциИзобретение относится к металлургии, в частности к антифрикционным медным сплавам, используемым для изготовления литых червячных колес. вкладышей и подшипников.

Известна антифрикционная бронза, содержащая, мас.%:

Никель 14-15

Алюминий 8,5 — 10,5

Ниобий 0,5 — 1,0

Железо До 1,0

Медь Остальное

После литья антифрикционного изделия из сплава его подвергают слжигу при 870 +

+200С, Этот сплав обладает недостаточными технологическими и антифрикционными свойствами.

Известна также антифрикционная бронза следующего химического состава, мас.%:.„.. Ж,„, 1726547 А1 онным медным сплавам, используемым для изготовления литых червячных колес, вкладышей и подшипников. Цель изобретения— повышение механических и эксплуатационных свойств. Сплав на основе меди содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%: олово 2-11; фосфор 0,2-0,9; один металл, выбранный иэ группы, содержащей хром и ванадий, 0,05-0,3; железо

0,02 — 0,5; никель 0.02-0,5; бор 0,002 — 0,01; углерод 0,002 — 0,05; медь остальное. Свойства сплава следующие: предел прочности при растяжении 318-361 МПа; твердость

НВ 95 — 100; уд. вязкость 40 — 45 Дж/см, эксплуатационная стойкость 815 — 878 ч. 2 табл, Алюминий 3 — 5

Свинец 8 — 14

Железо 1,5 — 2

Кремний 0,3-0,7

Медь Остальное

Данная бронза обладает удовлетворительными технологическими свойствами, но склонна к образованию задиров при трении и усталостных трещин, что снижает ее эксплуатационную стойкость.

Наиболее близким к предлагаемому является сплав на основе меди, содержащий компоненты в следующем соотношении, мас,%:

Олово 2 — 11

Фосфор 0,01 — 0,3

Один или более металлов из группы, содержащей хром, ванадий, цирконий, титан

1726547

Сумма железа и кобальта До 0,8

Медь Остальное

Цель изобретения — повышение механических и эксплуатационных свойств, Поставленная цель достигается тем, что сплав на основе меди, содержащий олово, фосфор, железо и один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий, дополнительно содержит никель, углерод и бор при следующем соотношении компонентов, мас,%:

Олово 2-11

Фосфор 0,2-0,9

Один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий 0,05 — 0,3

Железо 0,02-0,5

Никель 0,02-0,5

Бор 0,002-0,01

Углерод 0,002-0,05

Медь Остальное

Отличием предлагаемого технического решения является дополнительное введение никеля (0,02-0,5 мас.%), углерода (0,002-0,05 мас. ) и модифицирующей добавки — бора — в количестве 0,002-0,01 мас.%, что повышает механические и эксплуатационные свойства.

Содержание компонентов в сплаве определено исходя из следующих закономерностей их влияния.

Содержание основного легирующего компонента в сплаве обеспечивает необходимые механические и эксплуатационные свойства.

При увеличении концентрации олова более 11 мас.% снижаются жидкотекучесть, удароустойчивость и эксплуатационные свойства сплава. Нижний предел содержания олова (2 мас. ) обусловлен недостаточными антифрикционными свойствами, твердостью и износостойкостью при меньших его концентрациях.

Дополнительное введение никеля обусловлено его способностью повышать технологические и антифрикционные свойства, что способствует повышению эксплуатационных свойств. При концентрации никеля до 0,02 мас. технологические и эксплуатационные свойства недостаточны. При увеличении концентрации более 0,5 мас.% снижается однородность структуры, стабильность антифрикционных и эксплуатационных свойств.

Бор оказывает модифицирующее влияние, измельчает структуру и повышает пластичность, износостойкость и эксплуатационную долговечность. Его модифици10

20 рующее влияние начинает сказываться при концентрации 0,002 мас. и выше, а при повышении его содержания более 0,01 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений, снижаются однородность структуры, технологические и механические свойства.

Введение фосфора в количестве 0,2-0,9 мас.% обеспечивает повышение жидкотекучести, твердости и износостойкости сплава.

Верхний предел содержания фосфора (0,9 мас. ) обусловлен снижением ударной вязкости, технологических и механических свойств при более высоких концентрациях.

При концентрации фосфора до 0,2 мас.% жидкотекучесть сплава, его технологические и эксплуатационные свойства недостаточны.

Из группы компонентов, содержащей тугоплавкие металлы, в сплав вводятся хром и ванадий, что способствует упрочнению матрицы, повышению твердости, износостойкости, механических и эксплуатационных свойств. Их влияние на твердость и

25 эксплуатационные свойства начинает сказываться при концентрации 0,05 мас.% и выше. При увеличении содержания хрома или ванадия более 0,3 мас. снижаются однородность структуры, ударная вязкость, 30 упругопластические и эксплуатационные свойства.

Железо и углерод измельчают зерно матрицы, повышают пластичность сплава, механические и эксплуатационные свойст35 ва. При концентрации железа до 0,02 мас.% и углерода менее 0,002 мас,% упругопластические и эксплуатационные свойства недостаточны. Верхние пределы их содержания обусловлены снижением однородности

40 структуры, стабильности механических и эксплуатационных свойств при более высоких концентрациях.

Пример. Плавку сплава производят в индукционных печах ИСТ-0,4, Вначале под

45 слоем угля расплавляют никель и медь и нагревают расплав до 1100-1150 C. Введением фосфористой меди (ГОСТ 4515-75) производят операцию раскисления. Затем вводят легирующие компоненты и перегре50 вают расплав до 1120 — 1200 С. В качестве борсодержащей модифицирующей добавки используют техническую буру (ГОСТ 842977). Разливку расплава в литейные формы производят при 1170 — 1250 С.

55 В табл. 1 приведены химические составы сплавов опытных плавок.

В табл. 2 приведены механические и эксплуатационные свойства сплавов.

Как видно из табл. 2, предлагаемый сплав обладает более высокими механиче1726547

2-11

0.2-0,9

Олово

Фосфор

0,02-0,5

0,02-0,5

0,002-0,01

0,002-0,05

Остальное

Железо

Никель

Бор

10 Углерод

Медь,Таблица 1

Продолжение, табл.1

Таблица 2 скими и эксплуатационными свойствами, чем известный.

Формула изобретения

Сплав на основе меди, содержащий олово, фосфор, железо и один металл, выбранный из группы, содержащей хром и ванадий, о тл и ч а ю щи и с я тем, что, с целью повышения механических и эксплуатационных свойств, он дополнительно содержит никель, углерод и бор при следующем соотношении компонентов, мас. :

Один металл, выбранный из группы, со5 держащей хром и ванадий 0,05-0,3

1726547

Продолжение табл.2

15

30

Составитель Г,Лукина

Техред М,Моргентал

Корректор А.Осауленко

Редактор А.Огар

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

Заказ 1251 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5