Чугун для гильз цилиндров

 

Изобретение относится к металлургии, а именно к изысканию химического состава серого чугуна для гильз цилиндров, подвергающихся закалке с нагревом ТВЧ, для повышения износостойкости поверхностного слоя, кроме того связана с необходимостью исключения из его состава дефицитных легирующих элементов и экономией материальных ресурсов. Цель изобретения - повышение износостойкости гильз при трении без смазки, прокаливаемости, снижение времени нагрева под закалку. Чугун содержит, мас.%: C 3,0-3,6

SI 1,7-2,0

MN 2,1-2,3

TI 0,03-0,08

CU 0,4-0,6 и FE остальное.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 С 22 С 37/00

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТО РС КОМУ С В ИДЕТЕЛ ЬСТВУ

1 (21) 4657168/31-02 (22) 13.12.88 (46) 23.10.90. Бюл. М 39(71) Ярославский политехнический институт (72) Г.Д.Чернышев, Б.М.Гринберг, О.М.Епархин, Г.А.Мазнова, Б.Н.Брагин, С.И.Молин, В.А.Соколов и Б.В.Павский (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 981431, кл. С 22 С 37/10, 1982.

Материалы в машиностроении. Выбор и применение. Чугун. / Под ред, А.А.Жукова и

А.Д.Шермана, T. 4, — M. Машиностроение, 1968, с. 99. (54) ЧУГУН ДЛЯ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения — повышение износостойкости гильз при трении без смазки, прокаливаемости.

Чугуны с содержанием марганца 2,2—

2,3 мас. имеют комплекс свойств, необходимых для закаливаемых гильз цилиндров.

Гильзы, полученные из предлагаемого чугуна, имеют повышенную износостойкость, в условиях масляного голодания в районе мертвой точки — зоне максимального износа (BMT), благодаря наличию структуры, обеспечивающей лучшее сопряжение металлической основы с окисной пленкой; а также прокаливаемость и пониженный уровень деформаций после термообработки. Применение предлагаемого чугуна позволяет снизить время закалки ТВЧ, уменьшить

„„. Ж„„1601178А1 (57) Изобретение относится к металлургии, а именно к изысканию химического состава серого чугуна для гильз цилиндров, подвергающихся закалке с нагревом ТВЧ, для повышения износостойкости поверхностного слоя, и кроме того, связана с необходимостью исключения из его состава дефицитных легирующих элементов и экономией материальных ресурсов. Цель изобретения— повышение износостойкости гильз при трении без смазки, прокаливаемости, снижение времени нагрева под закалку. Чугун содержит, мас. : С 3,0 — 3,6; $1 1,7 — 2,0;

Мп 2,1 — 2,3; Tl 0,03 — 0,08; Си 0,4 — 0,6 и Fe остальное. 3 табл. расходы на изготовление гильз, экономить остродефицитные легирующие элементы. Содержание марганца менее 2,1 приводит к снижению прокаливаемости и износостойкости чугуна по сравнению с предлагаемым.

При содержании марганца в чугуне более

2,3% прокаливаемость и износостойкость существенно не изменяются, в то время как обрабатываемость чугуна резко ухудшается.

Содержание меди повышено по сравнению с известным чугуном до 0,6, так как в отличие от всех других элементов, входящих в чугун, медь ускоряет первую стадию графитизации и тормозит вторую и, следовательно, при относительно низком содержании углерода и кремния и повышенном содержании марганца способствует как уменьшению отбела в литье, так и торможению графитизации при нагреве под закалку. Увеличение со1601178

Таблица1! держания меди (более 0,6 ) нецелесообразно иэ-эа ее дефицитности.

Для исследования свойств предлагаемого чугуна изготовляют опытные партии гильз из чугунов, данные по химическому 5 составу которых приведены s табл.1.

Плавку чугунов осуществляют в индук ционной печи с последующим модифицированием расплава в разливочном ковше, марганец вводят в составе ферромарганца. 10

Отливку гильз проводят центробежным спо- . собом в песчаных корках.

Гильзы, изготовленные из указанных чугунов, подвергают поверхностной закалке ТВЧ с последующим отпуском для по- 15 лучения закаленного слоя глубиной 1,5—

2,5 мм и твердостью НЯСэ, равной 42 — 45.

Мощность установки ТВЧ 280 кВт, коэффициент спроса генератора установки ТВЧ

0,8; коэффициент использования мощно- 20 сти 0,8.

После термической обработки определяют твердость поверхности гильз, их абразивную износостойкость и износостойкость в условиях сухого трения в паре с хромиро- 25 ванным кольцом, В табл.2 приведены результаты испытаний чугунов, полученные при оптимальном (по иэносостойкости) для каждой плавки режиме закалки. 30

Как видно из табл.2, величины, характеризующие износостойкость, прокаливаемость, превышают аналогичные характеристики у. известных чугунов при одновременном уменьшении затрат на производство чугуна за счет экономии легирующих элементов, на изготовление деталей за счет зкономии электроэнергии, воды, Виды материальных затрат на изготовление 1 гильзы цилиндра даны в табл.3.

Экономическая эффективность применения предлагаемого чугуна по сравнению . с известным достигается эа счет достижения себестоимости литья, уменьшения затрат на термическую обработку и может быть повышена за счет экономии режущего инструмента, снижения металлоемкости отливок, а в сфере эксплуатации экономическая эффективность достигается благодаря повышению износостойкости гильз цилиндров и поршневых колец, Формула изобретения

Чугун для гильз цилиндров, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, медь и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости гильз при трении без смазки, прокаливаемости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас. ф:

Углерод 3.0 — 3,6

Кремний 1,7 — 2,0

Марганец 2,1 — 2,3

Титан 0,03 — 0,08

Медь 0,4 — 0,6

Железо Остальное

1601178

Таблица 2

Термообработка

Основные характеристики искажения макрогеометрии гильз после термообаботки, мкм

Состав чугуна

Интенсивность изнашивания, кгlм

Максимальное коробление

Максимальная оваль ность

При абразивном изнашивании, х10 6

Интенсивность охлаждения, х10 M3/c. При сухом трении, 10

Время нагрева ТВЧ под закал.с

140

36

2,40

1,29

1,00

0.55

1,40

0,72

130

32

32

0.5

0,44

0,4

0,5

0,4

0,70

0,67

0,65

0,73

0.80

1,26

1,26 t,27

1,32

1,26

62

59

58

66

10

-Таблица 3

+ Расход режущего инструмента на операцию развертывания— зенкерования закаленного зеркала гильзы.

** Вес отливки и ее стоимость принималась с учетом уменьше— ния литейного припуска и снижения стоимости металла.

Редактор Н. Гунько

Заказ 3249 Тираж 485 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Известный

2

Предлагаемый

2

4

Составитель Н. Косторной

Техред М,Моргентал Корректор С. Шекмар