SU1383820A1 - Castable macroheterogeneous composite material based on iron granules - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к металлургии , в частности к литьм композиционным материалам, которые могут быть использованы в парах трени , работающих в неокислительных средах и в вакууме .The invention relates to metallurgy, in particular to casting composite materials, which can be used in friction pairs operating in non-oxidizing media and in vacuum.

Целью изобретени   вл етс  улучшение антифрикционных свойств при рабо те без смазки в парах трени  с углеродистыми стал ми в услови х неокислительной среды.The aim of the invention is to improve the antifriction properties when working without lubrication in friction vapors with carbonaceous materials in a non-oxidizing environment.

При создании материала учтено полезное вли ние дополнительно ввод1г- мых элементов, When creating the material, the beneficial effect of additionally introduced elements is taken into account.

.Индий упрочн ет твердый раствор медно-динко-никелевого сплава при сохранении его высокой ударной в зкости/ , он также способствует частичному разупрочнению /Ь -фазы,медь-цинк, которое про вл етс  в снижении твер- , дости и повьшении пластичности. Индий.Indium strengthens the solid solution of a copper-nickel-nickel alloy while maintaining its high toughness /, it also contributes to the partial weakening of the / b phase, copper-zinc, which manifests itself in a decrease in hardness, achievement, and plasticity. Indium

приводит к по влению мелкодисперсного интерметаллида с высокой твердостью и сопротивлением СЖЗТГ,.:1 г, .-L- ;..leads to the formation of a fine intermetallic compound with high hardness and resistance SZHZTG.: 1 g.,.-L-; ..

печивает, таким образом,, nfлуче К . - с.труктуры матрицы, tiai-Ef- oj ec. полно соответствующей структуре известных антифрикционных материалов на медной основе. Кроме того,,индий понижает температуру плавлени  матриды, сохрз-- н   узкий (20-50°) интервал крУ4стал-- лизации, что определ ет высокую жидкотекучесть расплава при незначительном перегреве и устран ет лихва- цию элементов.bake, thus, nfluche K. - Matrix structures, tiai-Ef- oj ec. fully consistent with the structure of the known copper-based anti-friction materials. In addition, indium lowers the melting point of the matrix, retains a narrow (20–50 °) crushing interval, which determines the high fluidity of the melt with a slight overheating and eliminates the extinction of elements.

Титан измельчает дендритную структуру литого металла и способствует равномерному распределению фазовых составл ющих, а также улучшает смачиваемость чугунных гранул расплавом.Titanium crushes the dendritic structure of the cast metal and contributes to the uniform distribution of the phase components, and also improves the wettability of the cast iron granules by the melt.

Чугунные гранулы в виде литой дроби получают распылением расплаваCast iron granules in the form of cast fraction are obtained by spraying the melt

;. ;.

О)ABOUT)

0000

oo

предельного чугуна на установке Град-1 о Дробь высушивают, рассеивают на фракции и очищают от окалины Дл  приготовлени  композитов исполь- зупот дробь диаметром ,о, 5-2,5 ммof limit cast iron at Grad-1 installation o Fraction is dried, scattered into fractions and cleaned from scale. To prepare composites, use fraction with diameter, о, 5-2.5 mm

Матричный состав приготовл ют оплавлением исходных компонентов в графитовом тигле индукционной устаноки ВЧГ .10/044 и разливают в брикеты массой 50 г.The matrix composition is prepared by melting the initial components in a graphite crucible of the VCG induction unit .10/044 and poured into briquettes weighing 50 g.

Навеску иЗ чуг.унмых гранул засыпают .в графитовую форму, представл ющую собой втулку. Сверху помещают ерикет матрицы, который засыпают бор ной кислотой, чтобы предотвратить выгорание цинка. Форму в сборе поме- щают в печь электросопротивлени , на гретую ДО . И 73 К, и .выдер сивают в печи в течение 15 мин. После пропитки форму вынР5мают, ох, ее на воздухе и извлекают отливку, Дп  придани  требуе шх размеров и образовани  поверхности трени  отливки механически обрабатывают,A portion of the iron-filled granules is filled in a graphite form, which is a sleeve. An ericket of the matrix is placed on top, which is filled with boric acid to prevent zinc burnout. The form assembly is placed in an electrical resistance furnace, heated to a SO. Both 73 K and. Exude in an oven for 15 minutes. After impregnation, the mold is taken out, oh, it is in the air and the casting is removed, Dp giving the required size and formation of the friction surface of the casting is mechanically processed,

Образцы композиционного материала испытывают на трение и износ на установке 2101Т.П в атмосфере азота с . контртела ш из стали 40XJ3 и 8ХГТ, усмектщми термически обработанную поверхность с твердостью 45-55 HRC,Samples of the composite material are subjected to friction and wear on the 2101T.P installation in a nitrogen atmosphere. C. the counterbody is made of steel 40XJ3 and 8ХГТ, suitable for thermally treated surfaces with a hardness of 45-55 HRC,

Парал-пельно провод т испытани  известного композиционного материала.In parallel, tests are carried out on a known composite material.

В таблице приведены результаты сравнительных испытаний. Уменьшение содержани  инди  в материале (менее 1%) приводит к росту температуры гшавлени  матрицы более 4 Л 43 К, Уве- личение содержани  инди  (более 1,25%) вызывает повышение содержани  и укрупнение твердого интерметаллида что снк сает пластичность матрицы и . ухудшает коэффициент трени  за счет падени  эффекта экранировани  (образовани  эластичной пленки матрицы на гранулах чугуна при трении без смазки ) ,The table shows the results of comparative tests. A decrease in the content of indium in the material (less than 1%) leads to an increase in the temperature of matrix compression by more than 4 L 43 K, an increase in the content of indium (more than 1.25%) causes an increase in the content and enlargement of the solid intermetallic compound, which decreases the plasticity of the matrix and. deteriorates the coefficient of friction due to a decrease in the effect of shielding (the formation of an elastic film of the matrix on cast iron granules during friction without lubrication),

Содержание титана и никел  вьше верхнего предела вызывает  вление перемодифицировани , про вл ющеес  в огрублении структуры (укрупнение интерметаллидных фаз)о,The content of titanium and nickel above the upper limit causes the phenomenon of remodification, which is manifested in the coarsening of the structure (enlargement of the intermetallic phases) o

Уменьшение содержани  титана и ни- : кел  ниже нижнего предела не позвол -j ет получить эффект модифицировани  матрицы и одновременно ухудшает смачивание чугунных гранул расплаВОМоReducing the content of titanium and ni-: kel below the lower limit does not allow -j to obtain the effect of modifying the matrix and at the same time worsens the wetting of cast-iron granules.

2020

j . j.

2525

: j  : j

383820383820

Содержание цинка 5,92-8,2% по массе определ ет температуру плавлени  матрицы, ее структуру и фазовьш состав Увеличение содержали  цинка приведет к скачкообразному изменению фазового состава матрицы и по влению хрупких интерметаллидов, уменьшение - к росту температуры плавлени  и разупрочнению твердого раствора на основе меди. The zinc content of 5.92-8.2% by weight determines the melting point of the matrix, its structure and phase composition. The increase in zinc content will lead to an abrupt change in the phase composition of the matrix and the appearance of brittle intermetallics, a decrease to an increase in the melting temperature and softening of the solid solution by copper based.

Дл  улучшени  физико-механических свойств матрицы, ее структуры и фазового состава, которые во многом определ ют свойства композиционного материала, необходимо выдержать соотношение меди - основы твердого раствора и легирую1цих его легкоплавких компонентов. Это соотношение сое-- тавл ет 0,65-0, 75 содержани  медиTo improve the physicomechanical properties of the matrix, its structure and phase composition, which largely determine the properties of the composite material, it is necessary to maintain the ratio of copper — the basis of the solid solution and the alloying of its low-melting components. This ratio is 0.65-0, 75 copper.

При большем содержании меди понижаетс  степень легировани  твердог о раствора, увеличиваетс  его количество , привод щее к снижению прочности и твердости, что вызывает уменьшение износостойкости матрицы и всего композиционного материала.With a higher copper content, the degree of doping of the solid solution decreases, its amount increases, leading to a decrease in strength and hardness, which causes a decrease in the wear resistance of the matrix and the entire composite material.

Уменьшение содержани  меди влечет за собой перераспределение фазовых составл ющих за счет изменени  растворимости других компонентов матрицы, Это приводит к падению экранир-ующего эффекта и ухудшению антифрикционных свойств композиционного материала, в частности к увеличению коэффициента трени  оA decrease in the copper content leads to a redistribution of the phase components due to a change in the solubility of other components of the matrix. This leads to a drop in the shielding effect and deterioration of the antifriction properties of the composite material, in particular, to an increase in the coefficient of friction

Основу композиционного материала составл ют литые чугунные гранулы, котор ые в основном определ ют несущую способность издели . Поэтому уменьшение их содержани  менее указанного предела приводит к разупрочнению материала , падению его несущей способности и износостойкости. Увеличение содержани  чугунных гранул в компози- : ционном материале более указанного предела вызывает увеличение коэффи циента трени  и неравномерный износ материала, так как ухудшаютс  услови  передачи нагрузки через матрицу а уменьшение ее количества не обеспечивает образовани  экранирующих пленок на поверхности гранул.The basis of the composite material is cast iron granules, which are mainly determined by the carrying capacity of the product. Therefore, a decrease in their content less than the specified limit leads to a softening of the material, a drop in its bearing capacity and wear resistance. An increase in the content of cast iron granules in the composite material over the specified limit causes an increase in the coefficient of friction and uneven wear of the material, since the conditions for transfer of the load through the matrix deteriorate and the decrease in its amount does not ensure the formation of shielding films on the surface of the granules.

Данные, приведенные в таблице, показывают , что в сравнении с известным сплавом, предложенный материал обладает более высокими антифрикционными свойствами, что позволит повысить срок службы узлов трени  в 2 раза.The data in the table show that in comparison with a known alloy, the proposed material has a higher anti-friction properties, which will increase the service life of friction units by 2 times.

30thirty

3535

4040

4545

5050

5555

. Редактор Л,11исьман. Editor A, 11bisman

Техред Л.Сердюкова Корректор М.ШарошиTehred L. Serdyukova Proofreader M.Sharoshi

ЗАказ 375 . ПодписноеOrder 375. Subscription

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м прЯТТСНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб.-, д. 4/5VNIIPI State Committee for Inventions and Discoveries of the PRNATSNT of the USSR 113035, Moscow, Zh-35, Raushsk nab., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г.Ужгород, ул. Гагарина,101Production and publishing plant Patent, Uzhgorod, st. Gagarin, 101

Claims (2)

1.ЛИТОЙ МАКРОГЕТЕРОГЕННЫЙ < КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ЧУГУННЫХ ГРАНУЛ, содержащий медь, цинк, никель, отличаю щийς я тем, что, с целью улучшения ан тифрикционньгх свойств при работе без смазки в парах трения с углеродистыми сталями в условиях неокислителъ ной среды, он дополнительно содер жит индии и титан при следующем соот ношении компонен1. CAST MACROHETEROGENEOUS <COMPOSITE MATERIAL BASED ON CAST IRON GRANULES, containing copper, zinc, nickel, characterized in that, in order to improve antifriction properties when working without lubrication in friction pairs with carbon steels under conditions of non-oxidative environment contains indium and titanium in the following ratio of components МедьCopper ЦинкZinc НикельNickel ИндийIndium ТитанTitanium ЧугунCast iron 2.Материал по ов, мас.%:2. Material according to s, wt.%: 18,00-28,5018.00-28.50 10,80-20,00 0,03-0,1010.80-20.00 0.03-0.10 1,00-1,251.00-1.25 0,02-0,150.02-0.15 ОстальноеRest п. 1 , отличаю щийся тем, что суммарное содержание цинка и индия составляет 6575% содержания меди.p. 1, characterized in that the total content of zinc and indium is 6575% of the content of copper. КЛKL