25.08.2017
217.015.a973

ВЫСОКОПРОЧНЫЙ ЧУГУН ДЛЯ ТЕРМООБРАБАТЫВАЕМЫХ ЛИТЫХ КОРПУСНЫХ ДЕТАЛЕЙ

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным конструкционным чугунам для литых термообрабатываемых корпусных деталей, работающих в сложнонапряженных условиях и обладающих повышенными характеристиками износостойкости, трещиностойкости, предела текучести и антифрикционных свойств. Высокопрочный чугун для литых термообрабатываемых корпусных деталей содержит, мас. %: углерод 2,2-3,1; кремний 1,5-2,3; марганец 0,4-0,7; медь 0,8-2,5; никель 0,7-2,1; молибден 0,2-0,35; хром 0,1-0,3; магний 0,03-0,05; церий 0,01-0,02; цирконий 0,05-0,35; барий 0,01-0,03; бор 0,01-0,03 и железо - остальное. Изобретение направлено на повышение износостойкости, предела текучести, трещиностойкости и антифрикционных свойств чугуна. 2 табл.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным конструкционным чугунам для литых термообрабатываемых корпусных деталей, работающих в сложнонапряженных условиях и обладающих повышенными характеристиками предела текучести, трещиностойкости и антифрикционных свойств.

Известный высокопрочный термообрабатываемый чугун марки АЧВ-1 (ГОСТ 585-85) после термической обработки, включающей операции закалки и отпуска, имеет недостаточные характеристики предела текучести и трещиностойкости, не обеспечивает износостойкости и длительной эксплуатационной стойкости в сложнонапряженных условиях. Предельный режим эксплуатации деталей из этого чугуна составляет 12-20 МПа⋅м/с.

Известен также высокопрочный термообрабатываемый антифрикционный чугун (Высококачественные чугуны для отливок. Под ред. Н.Н. Александрова. М.: Машиностроение, 1982, с. 165), используемый для отливок цилиндров мощных газокомпрессоров и содержащий, мас. %:

Углерод 3,5-3,8
Кремний 2,0-2,2
Марганец 0,55
Магний 0,03
Фосфор 0,05-0,6
Сера 0,004-0,006
Железо Остальное

Известный чугун в отливках обладает крупнозернистой структурой, низкими характеристиками трещиностойкости, относительного удлинения (4-8%) и удароустойчивости. После термообработки отмечаются недостаточные характеристики износостойкости, предела текучести, эксплуатационных и антифрикционных свойств.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту к предложенному является высокопрочный чугун для термообрабатываемых литых корпусных деталей (А.с. 926058, СССР, С22С 37/10, 1982, прототип) следующего химического состава, мас. %:

Углерод 2,2-2,4
Кремний 1,0-1,8
Марганец 0,1-0,3
Медь 1,6-2,5
Никель 3,0-3,5
Молибден 0,3-0,5
Хром 0,1-0,3
Магний 0,03-0,05
Церий 0,01-0,02
Железо Остальное

Механические и эксплуатационные свойства известного чугуна:

Предел текучести, МПа 210-250
Ударная вязкость, Дж/см2 17-32
Коэффициент трения 0,47-0,55
Трещиностойкость чугуна в отливках, мм 35-40
Износостойкость при сухом трении, мкм/км 0,38-0,45
Предельный режим работы при трении, МПа⋅м/с 15-22

Известный чугун имеет в отливках преимущественно крупнозернистую аустенитную металлическую основу, недостаточные упругопластические свойства, а также низкие характеристики антифрикционных свойств, износостойкости, предела текучести и трещиностойкости.

Задачей данного технического решения является повышение износостойкости, предела текучести, трещиностойкости и антифрикционных свойств чугуна.

Поставленная задача решается тем, что высокопрочный термообрабатываемый чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, никель, молибден, хром, магний, церий и железо, дополнительно содержит цирконий, барий и бор при следующем соотношении компонентов, мас %:

Углерод 2,2-3,1
Кремний 1,5-2,3
Марганец 0,4-0,7
Медь 0,8-2,5
Никель 0,7-2,1
Молибден 0,2-0,35
Хром 0,1-0,3
Магний 0,03-0,05
Церий 0,01-0,02
Цирконий 0,05-0,35
Барий 0,01-0,03
Бор 0,01-0,03
Железо Остальное

Существенными отличиями предложенного чугуна являются дополнительное введение в его состав микролегирующих добавок - циркония и бора и эффективного модификатора - бария, повышение концентрации эффективного микролегирующего и отбеливающего компонента - марганца, уменьшение концентрации никеля, снижающего трещиностойкость, а также износостойкость и однородность структуры после термической обработки, что значительно повышает предел текучести, упругопластические и антифрикционные свойства.

Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент неизвестны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные отличия являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в цели изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.

Дополнительное введение циркония обусловлено тем, что он является эффективной микролегирующей и графитизирующей добавкой, снижающей термические напряжения в отливках и коэффициент трения, повышающей трещиностойкость, однородность и дисперсность структуры, предел текучести и износостойкость. При содержании циркония до 0,05% износостойкость, предел текучести и антифрикционные свойства недостаточны. А при увеличении его концентрации более 0,35% увеличивается неоднородность структуры и снижаются характеристики трещиностойкости, износостойкости и антифрикционных свойств.

Дополнительное введение 0,01-0,03% бария обусловлено его химической, модифицирующей и графитизирующей активностью и значительным влиянием на очищение границ зерен и дисперсность структуры металлической основы, форму графита, который существенно повышает трещиностойкость и упругопластические свойства. При концентрации бария менее 0,01% модифицирующий эффект, упругопластические и антифрикционные свойства низкие, а при увеличении содержания бария более 0,03% увеличивается угар, снижаются однородность структуры, износостойкость и упругопластические свойства.

Дополнительное введение 0,01-0,03% бора обусловлено его эффективной микролегирующей и модифицирующей способностью и влиянием на сокращение режима термообработки, он также повышает дисперсность структуры, механические и антифрикционные свойства чугуна. При увеличении концентраций бора выше 0,03% отмечается повышение количества боридов по границам зерен, что снижает трещиностойкость, ударную вязкость и предел текучести. При концентрации бора менее 0,01% его влияние на структуру и свойства чугуна сказывается незначительно.

Содержание углерода (2,2-3,1%) и кремния (1,5-2,3%) принято исходя из опыта производства высокопрочных антифрикционных чугунов для отливок преимущественно с мелкозернистой аустенитной структурой и повышенной трещиностойкостью в литом состоянии. При увеличении концентраций углерода и кремния соответственно выше 3,1% и 2,3% в структуре отливок повышается содержание свободного графита, что снижает характеристики износостойкости, предела текучести и антифрикционных свойств. При снижении их концентрации соответственно ниже 2,2% и 1,5% повышаются остаточные термические напряжения в отливках и содержание цементита в структуре, что снижает пластические свойства, трещиностойкость и удароустойчивость.

Медь в количестве от 0,8 до 2,5% снижает коэффициент трения, является микролегирующим и графитизируюшим компонентом, обеспечивающим высокие характеристики антифрикционных и упругопластических свойств. При концентрации меди менее 0,8% дисперсность структуры, упругопластические и антифрикционные свойства недостаточны, а при увеличении ее концентрации более 2,5% снижаются однородность структуры, твердость и стабильность упругопластических свойств.

Уменьшение содержания никеля до 0,7-2,1% и молибдена до 0,2-0,35% обусловлено снижением однородности структуры, трещиностойкости и упругопластических свойств чугуна при более высоких их концентрациях. При увеличении концентрации никеля более 2,1% и молибдена более 0,35% снижаются однородность структуры, трещиностойкость, упругопластические свойства. Их влияние, при содержании менее нижних пределов на структуру, склонность к трещинам, предел текучести, антифрикционные и механические свойства, недостаточны.

Повышение концентрации марганца до 0,4-0,7% обусловлено его высоким микролегирующим влиянием на структуру и повышением износостойкости, технологических, механических и антифрикционных свойств. При увеличении концентрации марганца более 0,7% увеличиваются остаточные напряжения и снижается трещиностойкость, а при снижении концентрации марганца менее 0,4% повышается содержание в структуре феррита и снижаются износостойкость и эксплуатационные характеристики чугуна.

Хром повышает износостойкость и механические свойства, но в количестве более 0,3% увеличивает содержание в структуре отливок цементита и карбидов, снижает трещиностойкость, удлиняет продолжительность режима термообработки и снижает упругопластические свойства. При концентрации хрома менее 0,1% механические и антифрикционные свойства, износостойкость и прокаливаемость существенно снижаются.

Содержание магния (0,03-0,05%) и церия (0,01-0,02%), являющихся основными сфероидизирующими графит и модифицирующими компонентами, соответствует общепринятым нормам при производстве высокопрочных чугунов с шаровидным графитом; в предлагаемом чугуне принято без изменения.

Опытные плавки чугунов проводят в индукционных тигельных печах с использованием литейных рафинированных чугунов, чугунного лома 17А и 19А, стального лома 1А, чугунной стружки 5НТ, МГ, феррохрома ΦХ800, ферромарганца ФМн 78, никеля H3, меди M2, карбюризатора С94, ферромолибдена ФМоl, ферроциркония, 17%-го ферробора, других ферросплавов, а также никель-магниевой лигатуры, ферроцерия и силикобария для внепечной обработки. Микролегирование никелем, ферромарганцем, ферроцирконием, ферробором и медью производят после рафинирования расплава в печи, а модифицирование - в барабанных раздаточных ковшах с использованием никель-магниевой лигатуры, силикобария и ферроцерия.

Для определения свойств чугуна заливают решетчатые, звездообразные и ступенчатые технологические пробы. Для определения трещиностойкости использовали звездообразные пробы диаметром 250 мм и высотой 140 мм. Ударную вязкость определяют на образцах с размерами 10×10×55 мм с надрезом 0,2 мм.

После изотермической обработки отливок, образцов и технологических проб определяют износостойкость при сухом трении, механические, антифрикционные и эксплуатационные свойства чугуна по стандартным методикам.

В таблице 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок, а в таблице 2 - их технологические, механические и эксплуатационные свойства.

Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 25.
20.03.2013
№216.012.2f7e

Адаптер подшипникового узла боковой рамы тележки, преимущественно грузового вагона

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тележкам грузовых вагонов. Адаптер подшипникового узла боковой рамы тележки имеет контактные горизонтальную и вертикальные поверхности, взаимодействующие с горизонтальной и вертикальными контактными поверхностями подшипникового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477693
Дата охранного документа: 20.03.2013
20.06.2013
№216.012.4e79

Способ когерентного детектирования сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией на 180º и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области приема сигналов. Достигаемый технический результат - реализация максимально возможной помехоустойчивости приема сигналов. Устройство для реализации способа когерентного детектирования сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией (ФМн) на 180° состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485671
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.08.2013
№216.012.608f

Литейный сплав на основе алюминия

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении конструкционных материалов для машиностроения и электрической промышленности. Сплав содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 11-13, медь 0,8-1,5, магний 0,8-1,3, никель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490351
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.08.2013
№216.012.6214

Способ изготовления провода сталеалюминиевого

Изобретение относится к кабельной и электротехнической промышленности и предназначено для использования при эксплуатации воздушных линий электропередач. Для повышения стойкости стального сердечника к коррозии стальная проволока алитируется за 1-3 цикла, каждый из которых состоит из операций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490740
Дата охранного документа: 20.08.2013
20.12.2013
№216.012.8d7a

Сглаживающая рельсовая стыковая накладка

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, в частности к конструкциям накладок для безударного стыкового разъемного соединения рельсов. Средняя часть накладок устанавливается внутри колеи для возможности взаимодействия их верхних поверхностей с колесом. При этом имеется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501901
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.01.2014
№216.012.936e

Способ ориентации, навигации и информации в пространстве людей с нарушением зрительных функций и система его осуществления

Изобретение относится к средствам для обеспечения жизнедеятельности инвалидов по зрению, а именно предназначено для получения информации и облегчения ориентации незрячих людей в пространстве. Способ ориентации в пространстве, навигации и информирования людей с нарушением зрительных функций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503436
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.03.2014
№216.012.a9ce

Безрезьбовое рельсовое скрепление пути с железобетонными подрельсовыми основаниями

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для использования в железнодорожных путях магистрального и промышленного транспорта, метрополитенов и трамвайного хозяйства в сочетании с щебеночным балластным слоем. Безрезьбовое рельсовое скрепление для пути с железобетонными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509185
Дата охранного документа: 10.03.2014
20.04.2014
№216.012.ba13

Высокопрочный антифрикционный чугун

Изобретение относится к области металлургии, в частности к высокопрочным антифрикционным чугунам для ответственных деталей двигателей. Чугун содержит, мас.%: углерод 3,2-3,5; кремний 1,8-2,2; марганец 0,4-0,8; медь 0,15-0,70; никель 0,31-0,70; хром 0,02-0,06; магний 0,03-0,05; церий 0,01-0,02;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002513363
Дата охранного документа: 20.04.2014
27.04.2014
№216.012.bca0

Способ диагностики состояния электрического сопротивления рельсовых линий в рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока

Изобретение относится к железнодорожной автоматике и телемеханике. Способ диагностики состояния электрического сопротивления рельсовых линий в рельсовых цепях на участках с электротягой переменного тока заключается в том, что измеряют падения напряжения на секциях основных обмоток...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514027
Дата охранного документа: 27.04.2014
27.04.2014
№216.012.bdec

Серый фрикционный чугун

Изобретение относится к области черной металлургии, в частности к серым высокофосфористым чугунам, и может быть использовано для изготовления литых фрикционных изделий. Серый фрикционный чугун содержит, мас.%: углерод 2,8-3,5; кремний 0,8-2,0; марганец 0,3-0,8; фосфор 1,6-3,0; серу 0,1-0,15;...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002514360
Дата охранного документа: 27.04.2014
Показаны записи 1-10 из 32.
20.03.2013
№216.012.2f7e

Адаптер подшипникового узла боковой рамы тележки, преимущественно грузового вагона

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тележкам грузовых вагонов. Адаптер подшипникового узла боковой рамы тележки имеет контактные горизонтальную и вертикальные поверхности, взаимодействующие с горизонтальной и вертикальными контактными поверхностями подшипникового...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002477693
Дата охранного документа: 20.03.2013
27.05.2013
№216.012.45a0

Способ циклирования щелочных аккумуляторных батарей и устройство для его реализации

Изобретение относится к области электротехники, а именно к области эксплуатации аккумуляторных батарей, и может быть использовано при производстве, введении в эксплуатацию, проведении плановых ремонтных и восстановительных работ с аккумуляторными батареями. Сущность изобретения заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483401
Дата охранного документа: 27.05.2013
20.06.2013
№216.012.4e79

Способ когерентного детектирования сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией на 180º и устройство для его осуществления

Изобретение относится к области приема сигналов. Достигаемый технический результат - реализация максимально возможной помехоустойчивости приема сигналов. Устройство для реализации способа когерентного детектирования сигналов с абсолютной фазовой манипуляцией (ФМн) на 180° состоит из...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002485671
Дата охранного документа: 20.06.2013
20.08.2013
№216.012.608f

Литейный сплав на основе алюминия

Изобретение относится к металлургии литейных сплавов на основе алюминия и может быть использовано при изготовлении конструкционных материалов для машиностроения и электрической промышленности. Сплав содержит следующие компоненты, мас.%: кремний 11-13, медь 0,8-1,5, магний 0,8-1,3, никель...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002490351
Дата охранного документа: 20.08.2013
27.08.2013
№216.012.63d6

Промышленный вагон с дифференциальными колесными парами

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, а именно к промышленным вагонам с дифференциальными колесными парами. Промышленный вагон содержит тележки с колесными парами, каждая из которых включает ось (1), два колеса, одно из которых напрессовано на ось, две клеммы (6, 7) с разъемными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002491195
Дата охранного документа: 27.08.2013
20.09.2013
№216.012.6af9

Устройство крепления подшипникового узла к раме тележки

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тележкам вагонов. Устройство крепления подшипникового узла содержит: сменные износостойкие прокладки (6), снабженные верхними крепежными ветвями (9), зафиксированными над буксовыми проемами рамы (1), и нижними фиксирующими...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493036
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.09.2013
№216.012.6afa

Сменный элемент фрикционного узла, преимущественно тележек грузовых вагонов

Изобретение относится к железнодорожному транспорту, в частности к тележкам вагонов. Сменный элемент (6) фрикционного узла выполнен в виде крышки (7) с опорной (7b) и фрикционной (7a) поверхностями. Элемент содержит, по меньшей мере, по части контура окантовку (8-13), расположенную под углом к...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002493037
Дата охранного документа: 20.09.2013
20.12.2013
№216.012.8d7a

Сглаживающая рельсовая стыковая накладка

Изобретение относится к верхнему строению железнодорожного пути, в частности к конструкциям накладок для безударного стыкового разъемного соединения рельсов. Средняя часть накладок устанавливается внутри колеи для возможности взаимодействия их верхних поверхностей с колесом. При этом имеется...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501901
Дата охранного документа: 20.12.2013
10.01.2014
№216.012.936e

Способ ориентации, навигации и информации в пространстве людей с нарушением зрительных функций и система его осуществления

Изобретение относится к средствам для обеспечения жизнедеятельности инвалидов по зрению, а именно предназначено для получения информации и облегчения ориентации незрячих людей в пространстве. Способ ориентации в пространстве, навигации и информирования людей с нарушением зрительных функций...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002503436
Дата охранного документа: 10.01.2014
10.03.2014
№216.012.a9ce

Безрезьбовое рельсовое скрепление пути с железобетонными подрельсовыми основаниями

Изобретение относится к железнодорожному транспорту и предназначено для использования в железнодорожных путях магистрального и промышленного транспорта, метрополитенов и трамвайного хозяйства в сочетании с щебеночным балластным слоем. Безрезьбовое рельсовое скрепление для пути с железобетонными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002509185
Дата охранного документа: 10.03.2014

Похожие РИД в системе