Зносостійкий антифрикційний сплав на основі заліза

Реферат: Зносостійкий антифрикційний сплав на основі заліза містить вуглець, бор, хром, нікель, ванадій, титан, алюміній, мідь і залізо. Для роботи без мащення він додатково містить олово і свинець. UA 73713 U (54) ЗНОСОСТІЙКИЙ АНТИФРИКЦІЙНИЙ СПЛАВ НА ОСНОВІ ЗАЛІЗА UA 73713 U UA 73713 U 5 10 15 20 25 30 Корисна модель, що пропонується, належить до області технології машинобудування, та може використовуватися при зміцненні або відновленні деталей машин та інструменту, шляхом нанесення зносостійких покриттів з низьким коефіцієнтом тертя, які працюють в умовах обмеженого мащення або його відсутності, наприклад (запірні арматури термічних печей, втулки і вали газоперекачувальних установок та ін.). Відомий "Сплав на основі заліза" [Авторське свідоцтво СРСР № 460 963, кл. С22С 39/26, 1975], який містить в мас. %: вуглець 0,73-0,85 кремній 1,3-1,6 марганець 0,75-1,2 хром 2,7-3,3 нікель 1,0-1,4 ванадій 0,3-0,45 вольфрам 1,4-1,75 мідь 0,1-0,3 залізо решта. Низький вміст всіх легуючих елементів в цьому сплаві визначає його низьку зносостійкість та високий коефіцієнт тертя. Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є "Сплав для наплавки" [Авторське свідоцтво СРСР № 105 5179, кл. С22С 38/50, 1983], який містить компоненти в наступному співвідношенні, мас. %: вуглець 0,6-3,5 бор 0,14-2,0 хром 16,0-25,0 нікель 8,0-10,0 ванадій 2,0-13,0 титан 0,3-4,5 алюміній 0,5-5,5 мідь 0,5-27,0 залізо решта. Недоліком зазначеного сплаву є низька зносостійкість та високий коефіцієнт тертя в умовах тертя без мащення (див. таблицю, сплав № 1). В основу корисної моделі поставлена задача підвищення зносостійкості та зниження коефіцієнта тертя в умовах тертя з обмеженим мащенням або його відсутності. Поставлена задача вирішується тим, що сплав, який містить вуглець, бор, хром, нікель, ванадій, титан, алюміній, мідь і залізо, згідно з корисною моделлю, додатково містить олово і свинець при наступному співвідношенні компонентів в мас. %: вуглець 0,6-3,5 бор 0,14-2,0 хром 16,0-25,0 нікель 8,0-10,0 ванадій 2,0-13,0 титан 0,3-4,5 алюміній 0,5-5,5 мідь 0,5-27,0 олово 2,0-6,0 свинець 2,0-5,0 залізо решта. Склад сплаву вибраний таким чином, що залізо, хром і нікель утворюють металеву матрицю, в якій рівномірно розподілені зміцнюючі кристали добориду титану і манокарбіду ванадію. Олово і свинець, розчинившись в металевій матриці, підсилюють ефект міді щодо зниження коефіцієнта тертя, що призводить до суттєвого зростання зносостійкості в умовах тертя без мащення. Для одержання сплаву було виготовлено 6 сумішей компонентів, склад яких наведено у таблиці. З цих сумішей було виготовлено сплави методом дугової плавки в лабораторній електродуговій печі, на мідному водоохолоджувальному поді в атмосфері захисного газу (Аr) вольфрамовим невитрачальним електродом. Наприклад, сплав № 3 виготовлявся введенням бору у вигляді лігатури складу FeB, a інші компоненти вводились в сплав у чистому вигляді, в кількості, яка вказана в таблиці. Так само виготовлялись і інші сплави, склади яких наведено в таблиці. 1 UA 73713 U 5 10 15 Патентований сплав може бути виготовлений як в лабораторних, так і в промислових умовах. Випробування на тертя і знос за схемою сухого (без мащення) тертя ковзання проводилось на установці М-22М в наступних умовах: температура 20 °C, навантаженням 3 МПа, швидкість ковзання - 0,1 м/с, контртіло загартована сталь 45 з твердістю HRC 45…48. Зі сплаву виготовлялись електроди, за допомогою яких електроіскровим легуванням наносились на зразки покриття. В таблиці наведені результати випробувань покриттів зі сплавів з граничними значеннями вмісту компонентів в умовах тертя ковзання без мащення, які показали, що додаткове введення в сплави олова і свинцю, у вказаних межах, суттєво підвищує зносостійкість і знижує коефіцієнт тертя сплавів (сплави 3-5) у порівнянні з прототипом (сплав 1). Зменшення вмісту компонентів за межі патентованої області (сплав 2) призводить до збільшення коефіцієнта тертя, оскільки металева матриця, за своїм складом схильна до схоплювання і його підвищення. Збільшення в сплаві олова і свинцю за межі патентованої області (сплав 6) приводить до виділення із твердого розчину олова і свинцю, внаслідок чого суттєво зростає знос. Таблиця Знос сплавів № п/п сплаву 1. 2. 3. 4. 5. 6. 20 Хімічний склад сплаву в масових частках, % Сr Ni V 16,0 8,0 2,0 16,7 8,1 8,0 18,0 8,9 7,2 19,2 9,1 5,0 22,0 9,5 8,0 25,0 10,0 13,0 Ті Al Сu В С 0,3 4,1 2,2 1,2 4,2 4,5 0,5 0,5 0,14 0,6 - решта 1,1 8,3 1,7 1,9 1,5 1,5 решта 0,8 22 0,4 1,1 3,1 3,0 решта 3,2 25 0,2 0,8 4,0 3,8 решта 4,1 19,0 1,0 2,8 4,8 4,3 решта 5,5 27,0 2,0 3,5 7,0 5,6 решта Sn Pb Fe Знос, 2 мг/см за 3 10 м 21,0 16,2 8,1 4,8 7,3 23,5 Коефіцієнт тертя 0,76 0,5 0,4 0,28 0,11 0,15 Запропонований сплав доцільно використовувати як електродний матеріал для електроіскрового легування та наплавочного матеріалу на деталі вузлів тертя, що працюють в умовах обмеженого мащення або його відсутності. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 25 Зносостійкий антифрикційний сплав на основі заліза, що містить вуглець, бор, хром, нікель, ванадій, титан, алюміній, мідь і залізо, який відрізняється тим, що для роботи без мащення він додатково містить олово і свинець, при наступному співвідношенні, мас. %: вуглець 0,6-3,5 бор 0,14-2,0 хром 16,0-25,0 нікель 8,0-10,0 ванадій 2,0-13,0 титан 0,3-4,5 алюміній 0,5-5,5 мідь 0,5-27,0 олово 2,0-6,0 свинець 2,0-5,0 залізо решта. Комп’ютерна верстка А. Крижанівський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 2