×
10.01.2013
216.012.18f6

Результат интеллектуальной деятельности: ИЗНОСОСТОЙКИЙ ЧУГУН

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Изобретение относится к черной металлургии, в частности к износостойким чугунам для работы в условиях сухого трения. Заявлен чугун, содержащий, мас.%: углерод 3,5-4,2, кремний 2,7-3,5, марганец 8,5-11,0, алюминий 2,5-3,3, ванадий 5,5-7,0, титан 0,5-0,8, железо - остальное. Технический результат - повышение износостойкости чугуна при сухом трении и отсутствии значительных ударных и изгибающих нагрузок. Повышается срок службы изготовленных из предлагаемого чугуна тормозных колодок для локомотивов. 1 табл.
Основные результаты: Износостойкий чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, алюминий и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит ванадий и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Изобретение относится к черной металлургии, в частности, к износостойким чугунам для работы в условиях сухого трения.

Известен износостойкий чугун [А.с. СССР №986955, C22C 37/08, 07.01.83, бюл. №1], содержащий, мас.%:

Углерод 2,5-3,5
Кремний 1,5-2,2
Марганец 1,0-1,5
Хром 0,05-0,4
Никель 0,01-0,5
Титан 0,01-0,5
Ванадий 0,1-0,7
Бор 0,01-0,15
Медь 0,1-0,3
Железо остальное

Недостатком известного чугуна является значительная стоимость при относительно невысоких механических показателях при работе в условиях сухого трения и фрикционного разогрева.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является чугун [А.с. СССР №456035, C22C 37/00, 05.01.75, бюл. №1], содержащий, мас.%:

Углерод 3,0-4,0
Кремний 3,0-4,0
Марганец 9,0-11,0
Медь 0,3-0,4
Алюминий 0,15-0,25
Молибден 0,5-1,0
Никель 0,3-0,4
Железо остальное

Недостатком прототипа являются - сравнительно невысокая износостойкость в условиях сухого трения. Наличие в составе этого чугуна алюминия и никеля способствует стабилизации аустенитной структуры, что препятствует аустенитно-мартенситному превращению.

Изобретение решает задачу увеличения ресурса деталей фрикционных пар сухого трения с достижением технического результата - повышения износостойкости и твердости чугуна. Поставленная цель достигается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, алюминий марганец и железо, согласно изобретению дополнительно содержит ванадий и титан при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 3,5-4,2
Кремний 2,7-3,5
Марганец 8,5-11
Алюминий 2,5-3,3
Ванадий 5,5-7,0
Титан 0,5-0,8
Железо остальное

Повышение износостойкости в условиях сухого трения достигается в результате создания гетерогенной структуры, образованной метастабильной аустенитной металлической матрицей и равномерно распределенными в ней твердыми карбидами. Под воздействием рабочих нагрузок происходит переход метастабильного аустенита в более износостойкий мартенсит. Карбиды, обладающие высокой износостойкостью, изолированно друг от друга, равномерно располагаясь в пластичном аустените, образуют своеобразные опорные поверхности, предотвращающие заедание пары трения и интенсивное изнашивание металлической основы. Содержание компонентов в чугуне в указанных пределах обеспечивает необходимый уровень механических свойств чугуна и высокую износостойкость.

При содержании углерода менее 3,5% износостойкость чугуна снижается в связи с уменьшением количества карбидной фазы и полного отсутствия свободного графита; при содержании углерода, превышающем 4,2%, в структуре образуется значительное количество свободного графита, что обуславливает снижение прочности и износостойкости чугуна.

Кремний в указанных пределах способствует выделению необходимого количества графита и улучшению механических и технологических свойств чугуна. Содержание кремния более 3,5% приводит к образованию избыточного графита, что снижает износостойкость чугуна.

Марганец значительно понижает эвтектоидное превращение железоуглеродистых сплавов и способствует аустенизации чугунов. При содержании марганца менее 8,5% в структуре металлической основы преобладает мартенсит. При концентрации марганца 8,5-11% структура состоит преимущественно из аустенита и карбидов.

Добавление в состав чугуна ванадия в указанных предела приводит к образованию эвтектических колоний γ+VC, имеющих вид сферолитов. Они состоят из карбидного скелета, иголки которого равномерно распределены во все стороны из центра колонии. Такая структура способствует значительному повышению износостойкости чугуна при сухом трении. Повышение содержания ванадия свыше 7,0% нецелесообразно по технико-экономическим соображениям.

Введение в состав чугуна титана в количестве 0,5-0,8% обусловлено его высокой химической активностью и способностью образовывать металлические соединения, обладающие высокой прочностью и износостойкостью. Введение в сплав титана в указанных пределах обеспечивает формирование плотной и однородной структуры металла, отличающейся износостойкостью и жаропрочностью при фрикционном разогреве.

Химический состав и свойства чугунов приведены в таблице.

Таким образом, заявляемая совокупность и концентрация легирующих элементов позволяют повысить износостойкость чугуна при сухом трении, снизить износ контртела и обеспечить спад твердости по глубине рабочего слоя.

Плавку исследуемых чугунов проводят в индукционных печах с основной футеровкой тигля. В качестве шихтовых материалов используют литейный и передельный чугуны, ферросплавы, ванадия, марганца, титана, бой электродов. Металл нагревают до 1420-1450°C, а разливка производится при температуре 1380-1400°C в просушенные и прогретые песчано-глиняные формы.

В таблице представлены результаты механических свойств чугунов. При испытаниях на износостойкость в качестве эталона был принят серый чугун СЧ 20 ГОСТ 1412-85.

Эффективность заявляемого технического решения заключается в экономии металла и снижении эксплуатационных затрат за счет увеличения долговечности деталей, изготовленных из предложенного чугуна.

Таблица
№ плавки Содержание элементов*, мас.% Твердость, НВ σв, МПа Относительная износостойкость, ε
C Si Мn Al V Ti
Экспер. состав по изобретению 3,7 3,5 10,5 3,0 6,3 0,8 350 410 2,70
СЧ20 ГОСТ 1412-85 3,4 1,6 0,85 - - - 180 200 1
*Примечание. Остальное железо и примеси.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-2 из 2.
20.08.2014
№216.012.e90a

Пространственный механизм с шестью степенями свободы

Изобретение относится к машиностроению, в частности к робототехнике, а именно к пространственным манипуляционным механизмам роботов шестью степенями свободы. Пространственный механизм содержит основание, выполненное в виде круглой направляющей, выходное звено, четыре кинематические цепи, каждая...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002525466
Дата охранного документа: 20.08.2014
27.01.2015
№216.013.2170

Износостойкий чугун

Изобретение относится к черной металлургии, в частности к износостойким чугунам для работы в условиях сухого трения и высокой температуры рабочей газовой среды, и может быть использовано для изготовления седел газораспределительного механизма автомобильных двигателей, работающих на природном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002540008
Дата охранного документа: 27.01.2015
Показаны записи 1-10 из 47.
20.02.2013
№216.012.2634

Способ получения сорбента

Изобретение относится к области охраны окружающей среды, а именно к способу снижения концентрации высокотоксичного мономера формальдегида из газовой фазы. Способ получения сорбента включает активирование глины, содержащей монтмориллонит в количестве 95%, в электромагнитном поле сверхвысокой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475300
Дата охранного документа: 20.02.2013
20.02.2013
№216.012.26a0

Плот

Изобретение относится к плотовому сплаву древесины, а именно к плотам. Плот содержит расположенные поперечными рядами сплоточные единицы, которые соединены между собой в рядах брустверами. По крайним бортовым сплоточным единицам вдоль плота проложены бортовые лежни, соединяющие между собой ряды...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002475408
Дата охранного документа: 20.02.2013
27.02.2013
№216.012.2a20

Способ получения модифицированной древесины

Изобретение относится к способу обработки древесины, в частности к способу получения модифицированной древесины. В способе пропитывают заготовки 30-40%-ным водным раствором карбамида, содержащим форконденсат карбамидоформальдегидного олигомера (КФК), проводят сушку, прессование и...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002476311
Дата охранного документа: 27.02.2013
10.04.2013
№216.012.3267

Конусный классификатор

Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения материалов, в частности семян, по размерному признаку на плоских решетах, и может быть использовано в химической, медицинской, фармацевтической, сельскохозяйственной и лесной отраслях при фракционном анализе и сортировании с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478446
Дата охранного документа: 10.04.2013
10.04.2013
№216.012.3395

Способ транспортного освоения лесосырьевых баз

Изобретение относится к транспорту леса, а именно к способам транспортного освоения лесосырьевых баз. Способ транспортного освоения лесосырьевых баз включает прокладку магистрали от лесного склада в лесосырьевую базу, прокладку от магистрали под оптимальными углами веток, размещаемых в своих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478748
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.3668

Механизм поворота колонны стрелового манипулятора

Изобретение относится к грузоподъемным устройствам, а именно к механизмам поворота с гидравлическим приводом. Механизм поворота стрелового манипулятора содержит поворотную колонну с закрепленной на ней шестерней, зубчатую рейку, размещенную внутри гидроцилиндров, в поршни которых встроены...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479481
Дата охранного документа: 20.04.2013
20.06.2013
№216.012.4bac

Устройство для прессования древесины

Устройство для прессования древесины предназначено для получения заготовок из прессованной древесины в виде брусков. Устройство включает корпус с установленной в нем матрицей коробчатого сечения и пуансон в виде клина, который выполнен в виде закрепленных на боковых гранях валков, диаметр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484954
Дата охранного документа: 20.06.2013
10.07.2013
№216.012.5289

Предохранительное устройство почвообрабатывающего орудия

Изобретение относится к лесному и сельскохозяйственному машиностроению, в частности к предохранительным устройствам почвообрабатывающих орудий для обработки почв. Устройство содержит цилиндрический корпус со штоком. В шток помещена пружина сжатия. Внутри штока расположен амортизатор растяжения...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486732
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.5373

Устройство для нанесения теплоизолирующего покрытия

Настоящее изобретение относится к технике нанесения жидких составов различной вязкости одновременно с сыпучими материалами и может найти промышленное применение в строительстве, машиностроении, нефтегазовой области при нанесении защитных и теплоизолирующих покрытий на различные поверхности. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002486966
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.53c3

Плот

Изобретение относится к плотовому сплаву лесоматериалов, а именно к плотам. Плот содержит расположенные симметрично относительно продольной оси пары секций, соединенные продольными и поперечными гибкими и жесткими креплениями, тормозные щиты, установленные под углом атаки до 3° при помощи...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487046
Дата охранного документа: 10.07.2013
+ добавить свой РИД