Лигатура

 

Изобретение относится к металлургии , в частности, к составам лигатур для производства фрикционных чугунов. Цель изобретения - повышение фрикционных свойств чугуна. Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, железо, марганец, молибден, церий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.%: медь 12-20

алюминий 7-12

фосфор 10-16

марганец 12-17

молибден 6-10

церий 3-6

азот 2-5, железо остальное. Дополнительный ввод в состав лигатуры марганца, молибдена, церия и азота способствует повышению на 25-30% фрикционных и механических свойств чугуна за счет повышения степени сфероидизации перлита в его структуре. 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (11 4 С 22 С 35/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР! (21 ) 4373709/31-02 (22) 25,12.87 (46) 15.09.89.Бюл. 9 34 (71) Гомельский политехнический институт (72) М.И.Карпенко (53) 669,15-198 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 711145, кл. С 22 С 35/00, 1980.

Авторское свидетельство СССР

В 960294, кл. С 22 С 35/00, 1982. (54) ЛИГАТУРА (57) Изобретение относится к металлургии, в частности к составам лигатур для производства фрикционных

Изобретение относится к металлургии, в частности к лигатурам для обработки фосфористых износостойких чугунов, используемых для изготовле-ния деталей тормозных устройств.

Цель изобретения — повышение фрикционных свойств чугуна, Цель достигается тем, что лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор и железо, дополнительно содержит марганец, молибден, церий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.Х:

Медь 12 - 20

Алюминий 7 — 12

Фосфор 10 — 16

Марганец 12 — 17

Молибден 6 — 10

Церий 8 — 12

Азот 2" 5

Железо Остальное

„„SU„„3 507844 А 1 чугунов. Цель изобретения — повышение фрикционных свойств чугуна. Лигатура содержит медь, алюминий, фосфор, железо, марганец, молибден, церий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.X." медь 12-20; алюминий

7-12; фосфор 10-16; марганец 12-17; молибден 6-10; церий 3-6; азот 2-5; железо — остальное, Дополнительный ввод в состав лигатуры марганца,молибдена„ церия и азота способствует повышению на 25-ЗОБ фрикционных и механических свойств чугуна за счет повышения степени сфероидизации перлита в его структуре. 1 табл.

Дополнительное введение марганца обеспечивает существенное измельчение структуры чугуна, повьппение его твердости и износостойкости, сфероидиэа-. д цию перлита в структуре, что значи- аиа тельно повышает фрикционную теплостойкость. его содержание в лигатуре определено экспериментально. При концентрации марганца до !2 мас.Х повышение твердости, износостойкости,фрик- п 1п ционных свойств недостаточно, а при увеличении его содержания более

17 мас.Ж снижаются пластические и, фрикционные свойства и коэффициент трения, увелИчивается отбел и снижается удароустойчивость.

Молибден измельчает структуру и. повышает твердость, коэффициент трения, фрикционную теплостойкость, но при содержании его более 10 мас.7 увеличивается отбел чугуна и образо3

1507844 4 ся контактная выносливость и коэффициент трения, а при увеличении концентрации алюминия более 12 мас.%.

5 снижаются усвоение компонентов лигатуры, твердость, фрикционная теплостойкость.

Фосфор в составе лигатуры обеспечивает повышение .твердости, износостойкости и коэффициента трения.При концентрации фосфора до 10 мас.% увеличение коэффициента трения,твердости, износостойкости недостаточно, а при концентрации более 16 мас.% снижается однородность структуры,увеличивается отбел, количество усадочных раковин и снижаются фрикционная с теплостойкость и износостойкость.

Опытные плавки лигатур проводят

20 в индукционных печах с тиглем емкостью 150 кг методом переплава электролитической меди, алюминия, феррофосфора, ферроцерия, ферромарганца и ферромолибдена. Лигатуру -при

25 1120 †11 С разливают по формам.

В таблице приведены составы выпа- лавленных лигатур и результаты испыЮ T HH î

Лигатуру испытывают при микролеги30 ровании фрикционного чугуна, содержащего,мас.% углерод 3,6; кремний 1,6; марганец 0,7; фосфор 0,08-0, 1; никель до 0,2; сера до 0,10; хром 0,04.-0,08; железо — остальное. Лигатуру вводят

35 В кОВш при Выпуске чугуна из вагран ки под струю при наполнении ковша ме" таллом на I/3 его высоты в количестве 0,75-1,0% от массы заливаемого расплава. Температура чугуна 1350—

1360 C. вание в структуре цементита, что сни жает ударную вязкость и контактную выносливость. При содержании молибде на до 6 мас.% его влияние на твердость, износостойкость и фрикционные свойства несущественно.

Церий модифицирует структуру чугу на, повышает степень сфероидизации графита и перлита, что повышает меха нические и фрикционные свойства чугуна. При концентрации церия до

8 мас.% модифицирующий эффект лигату ры и фрикционные свойства чугуна ниэ кие, а при увеличении его содержания более 12 мас.% повышаются хрупкость и содержание неметаллических включе ний в структуре, снижаются пластиче кие и фрикционные свойства чугуна.

Азот образует нитриды и карбонит риды в чугуне, повышая твердость и коэффициент трения, а также из мельчает структуру. При концент рации азота до 2 мас.% степень сфероидизации перлита и фрикционные свойства чугуна недостаточны, а при концентрации более,S мас.% увеличив ется содержание неметаллических вкл чений по границам зерен, снижаются динамическая прочность и эксплуатационная стойкость фрикционных изделий.

Медь в составе лигатуры обеспечи вает измельчение структуры микролегированного чугуна и стабилизацию и сфероидизацию перлита металлической основы, повышает твердость, износостойкость и контактную выносливость способствует повышению предела проч ности при растяжении. При концентра 40 ции меди до 12 мас.% твердость,контактная выносливость, фрикционные свойства и предел прочности чугуна при растяжении недостаточны, а при концентрации меди более 20 мас.% 45 ухудшаются технологические свойства, увеличивается ликвация, снижаются предел выносливости, износостойкость, коэффициент трения и однородность структуры. 50

Содержание алюминия в составе лигатуры снижено до 7-12 мас.%, что способствует уменьшению его графитизирующей способности на микролегированный чугун и повышению фрикционных 55 и механических свойств. Нижний предел содержания алюминия 7 мас.% ограничивает повышение отбела, при более низком его содержании снижаютДля определения фрикционных сВОЙстВ отлиВают кольцевые Образцы длиной 40 мм, наружным диаметром

35 мм и внутренним диаметром 15 мм.

Механической обработкой из этих литых проб получают образцы длиной

15 + 0,2 мм для определения фрикционных свойств. Для определения механических свойств отливают стандартные технологические пробы ф 30 мм.Степень перлитизации структуры определяют у основания трапециевидных проб сечением 20х10х30 мм и высотой 80 мм.

Фрикционные свойства определяют на кольцевых образцах высотой 15,«

«0,2 мм, внутренним диаметром 20Н +

+ 0,01 и наружным диаметром

-0,020

28F9 0 072 мм. При измерении изно1507844 6 о вале 20 - 50 С, Все полученные дан-.-. ные, включая фрикционную теплостойкость, относительную фрикционную износостойкость и коэффициент трения

5 при фрикционном износе, характеризуют фрикционные свойства микролегированных износостойких чугунов.

Как видно из таблицы, использование предлагаемой лигатуры для микролегирования чугуна обеспечивает повышение степени сфероидизации перлита, твердости, износостойкости и фрикционных свойств в большей степени,чем известная лигатура. са иа установке для испытания материа лов на трение УМТ-1 .на испытуемых образцах обрабатывают искусственные базовые поверхности (вырезают лунки в соответствии с ГОСТ 17434-72), от которых отсчитывают расстояние до рабочей поверхности. Продолжительность одного цикла при определении фрикционной теплостойкости 30+0,2 мин,Частота вращения подвижного шпинделя

{образца) 1500-2500 мин . На каждой ступени частот (1500, 2000 и

2500 мин ) измеряют момент трения и данные используют для определения 16 коэффициента трения по формуле F =

= М/1,2Р, где М вЂ .среднее значение момента сил трения, Н.см; P — нагрузка на образцы,Н.

В таблице приведены абсолютные 20 значения фрикционных свойств и характеристики структуры испытанных чугунов, обработанных известной и предлагаемой лигатурами.

При измерении фрикционной тепло- 26 стойкости температура s зоне трения колебалась в диапазоне от температуры окружающей среды до 800 С при удельной нагрузке на образец 3000—

3500 Н, а при оценке относительной 30 износостойкости удельная нагрузка составляла 610 — 670 Н и температура в зоне трения колебалась в интерФормула изобретения

Лигатура, содержащая медь, алюминий, фосфор и железо, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения фрикционных свойств чугуна, она дополнительно содержит марганец,молибден, церий и азот при следующем соотношении компонентов, мас.Ж:

Медь 12 - 20

Алюминий 7 — 12

Фосфор 10 — 16

Молибден 6 — 10

Церий 8 — 12

Азот 2-5

Марганец * 12- 17

Железо Остальное.

1507844

* p

dI О и а 3! к .!

2 s" х 1

4 1

1 х

Cd 1 а 1

> 1

1 1 сс I

1 а!

f» I

1 1

v а

dl Ф

И

0 V х о

От X

СЧМСi I с 1 е1 I

co c

I

1

1 пасс 1 счаОО 1 в в

1 ю лсчСЧ С 4 С 4 в о о ос

4I

1 о ф х fe х

Х 1 I

О СО сс 0 O о ь л Q

С»Ъ С 1 есС сч о

СЧ

»d 1 !. Е1

0 И1 о

СЧ С 4

la Ю

Е о

Ы Ф э лооеаа

Ю С»Ъ Свс б в в в

СЧ СЧ в

С 4

)х о о !. х v о

О ««С 4 »О ес!

О О.З м ссс в в в в л ф ССС в в о о

Ch 5 f

oxxa

Х 6 Ф 1 ооосс

I D

Р f

Э VСО й( о !

Itl л

O о

Х Cd

0 4 ф х

Ре

1 1

1 а Осчсчсчс!

1 а и х. о ф

Х Т ! ф

) 5 81

dI 1

Х се«в в,ю 0 ф

С ff ЩСЧССЪ Ф ССЪЧ!

1 !

1 ф

1 Х 1 (е I

4е I

1 Х I уф!

Cd

I I

t îo

I 10! ф,!

Л ! х х о

5 1

14 а !

В1.$ ФС

1 0

1Р ! к

Is в

О О ! сх кedf 41

xocc5ov

a X dI dI f. O, Ð счч!ос о о лао юео о

1 тссалаа 1 о аоо«лл

I о о c4 сс! в ul s/ сч ос лс сча

СЧ СЧ СЧ СЧ Сч СЧ СЧ

IA tel Cl cCl ul «C4 1

«ф асоООам сс 1

СЧ Ф СЧ а а ес! а Ю Ч

ЛЛЛЛЛЛ

I в в в в в ооооос

А

Э 1 I 1 1 1

If

f ф

voo" охн !

1 сч с! ю.ссс ео чО а о о а»

С4 СС Л Л О Э о о- оч!оса

О ЛОСЧСЧС!СЧ

° Ч «е йе

ССЪ СЧ М О О С4 е --счсч сч