×
27.01.2015
216.013.2170

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 и высокой температуры рабочей газовой среды, и может быть использовано для изготовления седел газораспределительного механизма автомобильных двигателей, работающих на природном газе. Чугун содержит, мас.%: углерод 2,5-3,2; кремний 2,3-2,7; марганец 8,5-10,0; хром 3,5-4,5; алюминий 4,5-5,3; ванадий 1,5-2,0; железо - остальное. Изобретение решает задачу повышения износостойкости чугуна при сухом трении и высокой температуре рабочей среды при отсутствии значительных ударных и изгибающих нагрузок за счет создания гетерогенной структуры, образованной метастабильным аустенитом и карбидной сеткой. 2 табл.
Основные результаты: Чугун, содержащий углерод, кремний, алюминий, марганец и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром и ванадий 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, С22С 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 в условиях сухого трения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является чугун [А.с. СССР №456035, С22С 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 - относительно невысокая износостойкость в условиях сухого трения при высокой температуре до 900°С и высокая себестоимость. При повышенной температуре более 500°С структура такого чугуна теряет прочность и под воздействием динамических нагрузок деформируется. Причиной этого является недостаточное количество упрочняющей жаропрочной фазы в структуре чугуна.

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

Углерод 2,5-3,2
Кремний 2,3-2,7
Марганец 8,5-10,0
Хром 3,5-4,5
Алюминий 4,5-5,3
Ванадий 1,5-2,0
Железо остальное

Повышение износостойкости в условиях сухого трения и высокой температуры достигается в результате создания гетерогенной структуры, образованной метастабильным аустенитом и карбидной сеткой. В процессе нагружения пар трения относительно пластичный исходный аустенит упрочняется, а карбидная сетка, армируя структуру, увеличивает ее прочность и препятствует заеданию пар трения. Аустенитная структура отличается высокой жаропрочностью, кроме того, введение хрома и увеличение количества алюминия способствуют образованию дополнительной жаропрочной фазы, обеспечивающей упрочнение структуры чугуна, эксплуатирующегося при механическом и термическом воздействии.

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

Кремний в указанных пределах способствует выделению необходимого количества графита и улучшению механических и технологических свойств чугуна. Содержание кремния более 2,7% приводит к выделению 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 8,5-10% структура состоит преимущественно из аустенита и карбидов.

Введение в состав чугуна хрома в количестве 3,5-4,5% обусловлено его высокой химической активностью и способностью образовывать металлические соединения, обладающие высокой жаропрочностью и износостойкостью.

Введение в сплав хрома в указанных пределах обеспечивает формирование структуры металла, отличающейся износостойкостью и жаропрочностью при газовом воздействии.

Добавление алюминия в количестве 4,5-5,3% обусловлено его высокой химической активностью и способностью образовывать металлические соединения (Al2O3, Al6Mn, Al7Cr и др.), обладающие высокой износостойкостью и жаропрочностью.

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 2,0% не вызывает существенного изменения свойств.

Таким образом, заявляемая совокупность и концентрация легирующих элементов позволяют повысить износостойкость чугуна при сухом трении и высокой температуре газовой среды, 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 нагревали до 1420-1450°С, а разливка производится при температуре 1380-1400°С в просушенные и прогретые песчано-глиняные формы.

В таблице 1 представлены химические составы и механические свойства чугунов. При испытаниях на износостойкость в качестве эталона был принят серый чугун СЧ 20 ГОСТ 1412-85.

В таблице 2 приведен химический состав и механические свойства экспериментального чугуна в сравнении с его прототипом.

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

Чугун, содержащий углерод, кремний, алюминий, марганец и железо, отличающийся тем, что он дополнительно содержит хром и ванадий при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 42.
10.01.2013
№216.012.18f6

Износостойкий чугун

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471882
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.24b4

Способ переработки оксалатных маточных растворов и пульпообразных отходов, содержащих трансурановые элементы

Изобретение относится к области переработки жидких и пульпообразных радиоактивных отходов (РАО), образующихся при регенерации облученного ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использовано в радиохимической промышленности. Способ переработки оксалатных маточных растворов радиохимического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474898
Дата охранного документа: 10.02.2013
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
20.07.2013
№216.012.57cf

Стенд для испытания предохранительных механизмов почвообрабатывающих орудий и изучения влияния ударных нагрузок на навесные механизмы тракторов

Изобретение относится к лесному и сельскохозяйственному машиностроению. Стенд содержит гидропривод, регистрирующее оборудование с комплектом датчиков, приборную стойку, рамную конструкцию, на которой закреплен навесной механизм трактора, протаскивающее устройство в виде двух направляющих...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002488087
Дата охранного документа: 20.07.2013
27.08.2013
№216.012.63b5

Антифрикационная прессованная древесина для изготовления деталей трения

Изобретение относится к области изготовления антифрикционных материалов на основе прессованной древесины и может быть использовано в машиностроении. Прессованную древесину пропитывают расплавом церезина, полиэтилсилоксана и животного жира. Определенное соотношение компонентов обеспечивает...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491162
Дата охранного документа: 27.08.2013
27.08.2013
№216.012.659b

Светофор

Изобретение относится к светотехнике и предназначено для использования при регулировании движения автотранспорта. В светофоре имеются секции для определенных сигналов, представляющие собой корпус с крышкой и противосолнечным козырьком. Секции соединены между собой резьбовыми пустотелыми...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491648
Дата охранного документа: 27.08.2013
10.10.2013
№216.012.7117

Устройство для бесчокерной трелевки леса

Устройство содержит раму, захват с двумя челюстями и гидроцилиндром челюстного захвата, смонтированные на навесной системе трактора. Навесная система трактора включает верхнюю и нижнюю тяги, управляемые гидроцилиндром навесного механизма трактора. Захват посредством двухшарнирного звена связан...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494608
Дата охранного документа: 10.10.2013
27.10.2013
№216.012.77a3

Корнеподрезчик

Изобретение относится к сельскохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для подрезания корней сеянцев лесных пород. Корнеподрезчик содержит раму с направляющими и вертикально подрезающими рабочими органами. Для подрезки боковых корней сеянцев вертикально подрезающие рабочие...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496289
Дата охранного документа: 27.10.2013
27.10.2013
№216.012.77a8

Площадкоделатель

Изобретение относится к лесохозяйственному машиностроению, в частности к устройствам для образования углубления - площадки вокруг пней и их очистки от почвы в пределах глубины площадки. Площадкоделатель включаюет раму с размещенными на ней рабочими органами, приводом и трансмиссию. Рама...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002496294
Дата охранного документа: 27.10.2013
Показаны записи 1-10 из 54.
10.01.2013
№216.012.18f6

Износостойкий чугун

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...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002471882
Дата охранного документа: 10.01.2013
10.02.2013
№216.012.24b4

Способ переработки оксалатных маточных растворов и пульпообразных отходов, содержащих трансурановые элементы

Изобретение относится к области переработки жидких и пульпообразных радиоактивных отходов (РАО), образующихся при регенерации облученного ядерного топлива (ОЯТ), и может быть использовано в радиохимической промышленности. Способ переработки оксалатных маточных растворов радиохимического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002474898
Дата охранного документа: 10.02.2013
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
+ добавить свой РИД