Патент на изобретение №2205886
|
||||||||||||||||||||||||||
(54) АНТИФРИКЦИОННЫЙ ЧУГУН
(57) Реферат: Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных чугунов. Предложен антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, серу, фосфор и железо, который дополнительно содержит ванадий, при следующем соотношении компонентов, мас.%: углерод 3,0-3,5; кремний 2,2-3,2; марганец 0,9-1,2; медь 0,9-1,2; магний 0,03-0,08; ванадий 0,2-0,4; сера до 0,03; фосфор до 0,2; железо остальное. Изобретение направлено на создание антифрикционного чугуна с повышенными характеристиками прочности и износостойкости. 2 табл. Изобретение относится к литейному производству, в частности к разработке составов антифрикционных чугунов. Техническая задача изобретения – повышение прочности и износостойкости литья. Наиболее близким аналогом является антифрикционный чугун марки АЧВ 1 (ГОСТ 1585-85). Чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: Углерод – 2,8-3,5 Кремний – 1,8-2,7 Марганец – 0,6-1,2 Медь – До 0,7 Магний – 0,03-0,08 Фосфор – До 0,2 Сера – До 0,03 Железо – Остальное Известный чугун может быть применен в дизелестроении, судостроении, электромашиностроении и других отраслях промышленности для деталей, работающих в узлах трения со смазкой. Высокое содержание марганца в известном чугуне провоцирует образование сложных карбидов типа (Fe, Mn, С), имеющих неправильную остроугольную форму и оказывающих надрезывающее действие на матрицу сплава, снижая тем самым прочностные характеристики чугуна. Сама металлическая основа данного чугуна в литом состоянии имеет двухфазное строение (перлит + феррит до 55%), что влечет за собой снижение механических свойств, прежде всего прочности, и эксплутационных – износостойкости. Это приводит к преждевременному выходу из строя изделий из данного чугуна в процессе эксплуатации в узлах трения вследствие ускоренного износа трущихся поверхностей. Технической задачей изобретения является создание антифрикционного чугуна с повышенными характеристиками прочности и износостойкости. Эта цель достигается тем, что антифрикционный чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, магний, фосфор, серу и железо, содержит дополнительно ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%: Углерод – 3,0-3,5 Кремний – 2,2-3,2 Марганец – 0,9-1,2 Медь – 0,9-1,2 Магний – 0,03-0,08 Ванадий – 0,2-0,4 Фосфор – До 0,2 Сера – До 0,03 Железо – Остальное Повышение прочности и износостойкости достигается за счет введения ванадия, повышения содержания меди и корректировки общего состава. Ванадий характеризуется отсутствием р-электронов и наличием незаполненных d-орбиталей ядра атома, следствием чего является понижение термодинамической активности углерода при вводе ванадия в расплав. Кроме того, ванадий имеет значение энергии взаимодействия с углеродом большее, чем у марганца. Это приводит к процессу образования высокодисперсных карбидов ванадия (VC), имеющих округлую форму, которые, упрочняя металлическую основу чугуна, не вызывают появления напряжений. Содержание меди в предлагаемом чугуне в количестве 0,9-1,2 мас.% принято из условия получения однородной перлитной структуры сплава. При содержании меди менее 0,9 мас.% в структуре чугуна наблюдается присутствие феррита в количестве до 10%, что снижает механические и эксплутационные свойства материала. Увеличение концентрации меди свыше 1,2 мас.% не приводит к увеличению прочности и износостойкости чугуна. Сравнительный анализ признаков, отличающих данное предложение от известных в данной области технических решений, показал, что в данном сочетании проявляются новые свойства – повышение прочности и износостойкости. Ниже приведен пример осуществления процесса получения антифрикционного чугуна. Предложенный чугун выплавляли в индукционной тигельной печи емкостью одна тонна с кислой футеровкой. В качестве шихтовых компонентов использовались гостированные ферросплавы и материалы. В печь загружали стальной лом, чугун чушковый, ферросилиций, медь. После расплавления шихты и снятия шлака перед выпуском металла в печь вводили ферромарганец и феррованадий. Температура выдачи расплава из печи 1450-1500oС. Модифицирование проводили в ковше лигатурой ФСМг-5. Химический состав, микроструктура и механические свойства известного и предложенного чугунов приведены в табл. 1. Данные испытаний по износостойкости в табл. 2. Анализ полученных результатов показывает, что прочность и износостойкость предложенного чугуна выше. Таким образом, введение ванадия и увеличение содержания меди повышает механические и эксплутационные свойства чугунов данного класса. Формула изобретения
Углерод – 3,0-3,5 Кремний – 2,2-3,2 Марганец – 0,9-1,2 Медь – 0,9-1,2 Магний – 0,03-0,08 Фосфор – До 0,2 Сера – До 0,03 Ванадий – 0,2-0,4 Железо – Остальноео РИСУНКИ
|
||||||||||||||||||||||||||
