Чугун для гильз цилиндров двигателей

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве двигателей. Цель изобретения - снижение суммарного износа в паре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц. Новый чугун содержит, мас.%: C 3,1-3,6

SI 2,0-2,8

MN 0,6-1,0

CR 0,4-0,9

NI 0,1-0,6

V 0,05-0,2

CU 0,3-1,0

TI 0,03-0,1

BA 0,003-0,01

NB 0,02-0,1

P 0,3-0,3

РЗМ цериевой группы 0,005-0,02

FE остальное. Дополнительный ввод в состав предложенного чугуна NB, P и РЗМ позволяет снизить суммарный износ в паре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц в 1,24-3,6 раза. 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (g))5 С 22 С 37)00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

По ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

lt

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ-К ASTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ а также изменяет морфологию структурно-свободных карбидов и фосфидной эвтектики, играющих важную роль в формировании износостойкой металлической основы.

4Ô

Повьш ение концентрации меди в предложенном составе совместно с ни- CO келем устраняет неравномерность { ф свойств »о сечениям отливки, улучша- фф

i ют прочностные и технологические характеристики чугуна и, прежде всего, его обраоатываемость. Комплексное ле- 3 гирование суммой ннобия, фосфора при each, предложенной концентрации меди способствует снижению износа контртела (кольца) из высокопрочного чугуна, особенно в присутствии абразивных частиц. йри недостаточной твердости ме(2) ) 4377249/31 -02 (22) ) ), 02, 88 (46) 30,04.90, Бюл, 11 )6 (71) Белорусский политехнич еский институт (72) Л, Л. Счисленок, С.Н.Лехах, А, Г, Слуцкий, Н, В, Кротов, В.А. Риффель, В.А.Наговицын, И.А. Исмаилов, В.A.Ìèëüхерт и В.Д.Кригер (53) 669.15-1 96 {088,8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 836187, кл. С 22 С 37/1О, 1978.

Авторское свидетельство СССР

Р 1084332, кл. С 22 С 37/1 О, 1982, (54) ЧУГУН ДЛЯ ГИПЪЗ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТКЛЕИ

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке соста= вов чугуна для деталей двигателей.

Цель изобретения — снижение сум-. марного износа в паре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц.

Выбор rраничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.

Наличие в составе предлагаемого чугуна фосфора в указанных пределах приводит к формированию в структуре фосфидной эвтектики в виде разорван.ной сетки.

Дополнительный ввод ниобия усиливает стабилизирующее действие таких элементов как хром, ванадий, титан, „„SU,„, 1560606 A 1

2 (57) Изобретение относится к металлург ии и может быть использовано при производстве двигателей, Цель изобретения — снижение суммарного износа в паре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц. Новый чугун содержит, мас.K: С 3,1-3,6; Si

2 0 2 8 Мп 0,6-1,0; Cr 0,4-0 9; Ni

Ов1 О 6; V Оу05 О>2 С" Оэ3 1 эО; Ti

Оэ03 Ов1 Ва От003 Оэ01; Nb 0102 Ою1;

P 0,3-0,3; РЗМ цериевой группы 0,0050,02; Fe остальное, Дополнительньп» ввод в состав предложенного чугуна

Nb, P и P N позволяет снизить суммарньп» износ в паре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц в 1,24-3,6 раза. 2 табл.

1560606 таллической матрицы возможно вклинивание в гильзу абразивных частиц, что приводит к резкому росту износа кольца эа счет шаржирования. Титан, вана5 дий, марганец и хром„ оказывая эффективное влияние на первичную кристаллизацию, эвтектическое и эвтектоидиое

l превращение, способствуют получению чугуна с мелкодисперсной перлитной матрицей и равномерно распределенными включениями графита, что в свою очередь обеспечивает снижение склонности сплава к выкрашиэанию структурных составляющих в процессе износа. 5

Совместное графитизирующее модифицирование предложенного сложнолегированного чугуна барием и РЗИ включает отбел в тонких сечениях отливок, измельчавт эвтектическое зерно и приво- 20 дит к более равномерному распределению включений фосфидной эвтектики в металлической матрице. Как показали исследования для предложенного комплекснолегированного чугуна ввод од- 25 ного бария не обеспечивает требуемой графитизации сплава, Выбранные пределы содержания углерода (3,1-3, 6%), кремния (2,0-2,8%) э предлагаемом сплаве обеспечивает хорошие литейные и технологические свойства.

Нижние пределы по углероду и кремнию обусловлены необходимостью исключения структурно-свободного цементита, Превышение верхних пределов концентрации данных элементов приводит к ухудшению формы, размеров и распределения графита, Наличие в чу-уне марганца ниже 0,6 мас.% не обеспечивает требуемого упрочнения матрицы, а при добавках его свыше 1 мас.% увеличивается склонность сплава к усадочным

) явлениям. При концентрации ванадия, ниобия„хрома и титана ниже 0,05;0,02; <5 . Э,ч 0,03 мас.% соответственно в

1 структуре чугуна появляется феррит.

"ущественно снижающий твердость спл»вЂ” эа, Добавки в сплав этих же элементов выше верхних пределов (0,2; 0,1; 0,9 и 1 мас,% соответственно) резко ухудшают..его обрабатыэаемость и, кроме того,,приводят к удорожанию отливок, Нижние предель1 по никело (0,1 мас.%)

55 и меди (О 3 иас..%) выбраны исходя из получения равномерной твердости э се чениях отливки. При концентрациях этих элементов выше О, 6 и 1 мас,% соответственно степень их влияния на перлитизацию сплава незначительна„ кроме того, это экономически не целесоббразно. При содержании фосфора

0,3-0,6 мас.% в структуре образуется равномерно распределенная эвтектика,, существенно влияющая на характер и величину суммарного износа пары трения, При концентрации фосфора ниже

0,3 мас.% в структуре не образуется разорванная фосфидная сетка. Добавка данного элемента BbHIIe О, 6 мас.% ох" рупчивают сплав, что приводит к повышенному браку по трещинам. Выбранные пределы содержания бария (0,0050,07 мас.%) и РЗИ (О, 005- 0,02 мас.Е) обеспечивают за счет эффективного графитизирующего модифицирования искгочение э тонких сечениях отливок из предложенного сплава структурносэободного цементита, резко ухудшающего его обрабатыэаемость. указанные элементы благоприятно влияют на форму и морфологыо сложнолегированной фосфидной эвтектики. Оптимальный состав предлагаемого чугуна следующий,. мас,%: углерод 3,4 кремний .2,4, марганец 0,8; хром 0,6; никель 0,35, ванадий 0,12, медь 0,7; титан 0,06, ба" рий 0,007; ниобий О, 06; фосфор 0,45 ;

РЗМ О, OJ . Механические свойства в стандартных образцах (предел прочности IIa разрыв) более 230 МПа, НВ 240270, П р и,м е р, Для получения чугуна были выплавлены три состава предлагаемого чугуна на нижнем, среднем и верхнем пределах, два состава с пределами содержания ннгредиентоэ ниже нижнего и выше верхнего пределов, Для сравнительных испытаний был использован известиый чугун, содержащий ингрециенты на среднем пределе, Плавки проэодились э индукционной печи с кислой футероэкой. В качестве шихтовых материалов использовались: литейный чугун ЛЗ, стальной лом, ферросплавы марганца, кремния, ванадия, титана., хрома, ниобия, фосфора, гранулированный никель, катодная м дь, РЗМ и барийсодержащие лигатуры (типа Фс65Ба.10 (1 0% бария) и

ФСЗОРЗМЗО (30% РЗМ) соответственно) .

Шихту загружали э печь после расо плавления и перегрева до 1460 С вводили ферросплавы в требуемь-х ко.гичествах с учетом степени их усвоения (марганец„ никель, ванадий, медь,,хром 85-99%, фосфор. титан и ниобий

3,1-3, 6

2,0-2,8

0,6-1 0

0,4-0, 9

0,1-0,6

О,"05-0, 2

0,3-1,0

О, 03-0, 1

0,003-0 01

О, 02-0, ) 0,3-0,6

Т аолица 1

-(Содериание алеиеитоа, 2

1" ((1 тоа С ха (С

P Ва (РЗМ

0,О1

Ов25 0,2 О ° 05 0125

0,9

0,8

33 2,2

Иааестиий Средний

Предлоиенне81

2

0,03 0,30 0,005 0,005

0,06 0,45 0,007 0,007

0,1О0,,6О 0,010 0,020

0,30

0,60

2,0

0,05 0,03

О,1 0,06

0,20 0,1

0,4

0,65

0,9

1,1

0,35

0,6

0,6

0,81

1,0

31 2,0

3,3 2,4

3,6 2,8 йиииий

Средний

Верхний

Таблица 2

О,, МПа Y33epдость, НВ

Суммарный Изменение износ па- суммарного ры, г износа, 7

Чугун

263 253

100. Известный

Предложенный

2

1,33

0,46

0,86

240 263

250 273

255 282

81

28

5 1560

70-80XJ, Перед разливкой жидкий ме" талл обрабатывали РЗМ и барийсодержащей лигатурой (усвоение 70-80K), Чугун заливали в разовые песчаные формы. Из полученных заготовок вырезали

5 образцы наружным диаметром 26 мм и высотой 10 мм для испытаний на износ, которые проводили на машине трения типа МТ-2 в условиях .граничной смазки и подачей абразивных частиц (кварцевой пыли) при удельной нагрузке

20 MIa и скорости скольжения 5 1ч/с.

В качестве контртела прйменяли высокопрочный чугун ВЧ50. Время испытаний составляло до 25 ч, Химический состав и суммарный износ чугунов приведен в табл. 1 и 2, Как видно иэ табл. 1 и 2, измене.ние пределов содержания углерода, 20 кремния, хрома, никеля, меди, а -акже дополнительное легирование ниобием, фосфором и РЗМ позволяет снизить величину суммарного износа в 1,243 6 раза. 25

Формула изобретения

Чугун для гильз цилиндров,двигателей, содержащий углерод, кремний, 606 6 маргане ц, хром, никель, ванадий, медь, титан, барий и железо, о т л и ч ающ ийс я тем, что, с целью снижения суммарного износа в паре. с высокоомным чугуном в присутствии абразивных частиц, он дополнительно содержит ниобий, фосфор и редкоземельные элементы цериевой группы в следующем соотношении,. мас,7.:

Углерод

Кремний

Марганец

Хром .

Никель

Ванадий

Медь

Титан

Барий

Ниобий

Фосфор

Редкоземельные элементы цериевой группы 0,005-0,02

Железо Остальное в качестве примеси чугун содержит серу до 0,12К.