Чугун для гильз цилиндров двигателей

 

Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве гильз цилиндров двигателей. Цель изобретения - улучшение жидкотекучести, снижение себестоимости при сохранении уровня износостойкости и механических свойств. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%: С 3,1- 3,6: Si 2-2.8; Mr 0,6-1; Cr 0,1-0.38; N1 0,1- 0,6; V 0,05-0,2; Си 0,3-1; Ti 0,03-0,1; Ва 0,003-0,01; Nb 0.02-0,1; Р 0,61-0,9; РЗМ 0,005-0,02; Fe остальное. Изменение соотношения хрома и фосфора в чугуне предлагаемого состава позволяет повысить жидкотекучесть в 1,03-1,12 раза, а также снизить себестоимость, 2 табл.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)э С 22 С 37/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4732574/02 (22) 10.07.89 (46) 30,06.91. Бюл. N. 24 (71) Белорусский политехнический институт (72) Л.Л.Счисленок, С.Н.Леках, А,Г.Слуцкий, Н.В.Кротов, В.А.Риффель, М.А.Исмаилов, В.Л,Кригер, В.Д.Кригер, В,А.Мильхерт, А.М, Цейтлин, Е.И.Шитов, В.Л.Трибушевский, В.А. Сериков и В,И. Сен ькин (53) 669.15-196 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 707987, кл. С 22 С 37/08, 1977.

Авторское свидетельство СССР

М 1560606, кл. С 22 С 37/06, 1987. (54) ЧУГУН ДЛЯ ГИЛЬЗ ЦИЛИНДРОВ ДВИГАТЕЛЕЙ

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для гильз цилиндров двигателей.

Цель изобретения — улучшение жидкотекучести, снижение себестоимости при сохранении уровня износостойкости и механических свойств.

Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предлагаемого состава обусловлен следующим.

Наличие в составе предлагаемого чугуна фосфора и хрома в указанных пределах позволяет повысить жидкотекучесть чугуна. сохранив эксплуатационные (суммарный износ пары гильза-поршневое кольцо} и механические характеристики при одновременном снижении себестоимости.

Комплексное легирование ниобием, хромом, фосфором при наличии в указанных концентрациях меди и никеля способствует снижению износа контртела (кольца) из вы... Ж, 1659516 А1 (57) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано при производстве гильз цилиндров двигателей, Цель изобретения — улучшение жидкотекучести, снижение себестоимости при сохранении уровня иэносостойкости и механических свойств. Новый чугун содержит компоненты в следующем соотношении, мас.7;: С 3,13,6; Si 2 — 2,8; Мп 0,6-1; Cr 0,1-0,38; Ni 0,1—

0,6; V 0,05 — 0,2; Си 0,3 — 1, Ti 0,03 — 0,1; Ва

0,003 — 0,01; Nb 0,02 — 0,1; Р 0,61 — 0,9; Р3М

0,005-0,02; Fe остальное. Изменение соотношения хрома и фосфора.в чугуне предлагаемого состава позволяет повысить жидкотекучесть в 1,03-1,12 раза, а также снизить себестоимость, 2 табл. сокопрочного чугуна, особенно в присутствии абразивных частиц.

Совместное графитизирующее модифицирование предлагаемого чугуна барием и

РЗМ цериевой группы исключает отбел в тонких сечениях отливок, измельчает эвтектическое зерно и приводит к более равномерному распределению включений фосфидной эвтектики в металлической матрице.

Выбранные пределы содержания углерода(3,1 — 3,ба), кремния (2,0-2,8,Ц в предлагаемом сплаве обеспечивают хорошие литейные и технологические свойства.

Нижние пределы по углероду и кремнию обусловлены необходимостью исключения образования структурно-свободного цементита. Превышение верхних пределов концентрации данных элементов приводит к ухудшению формы, размеров и распределения графита. Наличия в чугуне

1659516

15

30

40

Углерод

Кремний

Марганец

Хром

Никель

Ванадий

3,1 — 3,6

2,0-2,8

0,6-1,0

0,1 — 0,38

0,1-0,6

0.05 — 0,2 марганца ниже 0,6% не обеспечиваеттребуемого упрочнения матрицы, а при добавках его свыше 1,0% увеличивается склонность сплава к усадочным явлением. При концентрации ванадия, ниобия, хрома и титана ниже указанных пределов (0,05. 0,02, 0,1, 0,03% соответственно) в структуре чугуна появляется феррит, существенно снижающий твердость сплава. Добавки в сплав этих же элементов выше верхних пределов (0,2, 0,1, 0,38 и 0,1% соответственно) резко ухудшают его обрабатываемость и, кроме того, приводят к удорожанию отливок.

Введение хрома более 0,38% может привести к выделению звтектических карбидов, что вызывает уменьшение жидкотекучести и износостойкости чугуна, Нижние пределы по никелю (0,1%) и меди (0,3%) выбраны исходя из получения равномерной твердости в сечениях отливки. При концентрациях этих элементов выше верхнего предела (0,6 и 1,0% соответственно) степень их влияния на перлитизацию сплава незначительна, кроме того, это экономически нецелесообразно. При содержании фосфора 0,61 — 0,9% в структуре образуется равномерно распределенная эвтектика, существенно влияющая на жидко.текучесть и на характер и величину суммарного износа пары трения. При концентрации фосфора ниже 0,61% в структуре не образуется разорванная фосфидная сетка. Добавки данного элемента выше 0,9% увеличивают пористость чугуна и ухудшают прочностные характеристики. Выбранные пределы содержания бария (0,005-0,07%) и

РЗМ (0,005 — 0,02%) обеспечивают за счет эффективного графитизирующего модифицирования исключение в тонких чугунах отливок из предлагаемого сплава структурно-свободного цементита, резко ухудшающего его обрабатываемость. Указанные элементы благоприятно влияют на форму и морфологию сложнолегированной фосфидной эвтектики. Оптимальный состав предлагаемого чугуна содержит, %: углерод 3,4; кремний 2,4; марганец 0,8; хром 0,25; никель 0,35; ванадий 0,12: медь 0,7; титан 0,06; барий 0,007; ниобий 0,06; фосфор 0,75; Р3М

0,01. Механические свойства в стандартных образцах (предел прочности на разрыв) более 230 МПа, НВ 240-290, жидкотекучесть

560-610 мм.

Пример. Выплавлены три состава предлагаемого чугуна, Для сравнительных испытаний использован известный чугун, содержащий ингредиенты на среднем уровне.

Выплавку чугуна проводят в индукционной печи с кислой футеровкой. В качестве шихтовых материалов используют: литейный чугун ЛЗ, стальной лом, ферросплавы марганца, кремния, ванадия, титана, хрома, ниобия, фосфора, гранулированный никель, катодную медь, Р3М и барийсодержащие лигатуры типа ФС65Ба10 (10% бария) и

ФСЗОРЗМЗО (30% P3M) соответственно, Шихту загружают в печь после расплавления и перегрева до 1460 С, вводят ферросплавы в требуемых количествах с учетом степени их усвоения (марганец, никель, ванадий, медь, хром — 85 — 95%, фосфор, титан, ниобий — 70-80%) Перед разливкой жидкий металл обрабатывают РЗМ и барийсодержащей лигатурой (усвоение 7080%). Чугун заливают в разовые песчаные формы. Из полученных заготовок вырезают образцы наружным диаметром 26 мм и высотой 10 мм для испытаний на износ, которые проводят на машине трения типа МТ-2 в условиях граничной смазки и с подачей абразивных частиц (кварцевой пыли) при удельной нагрузке на образец 20 МПа и скорости скольжения 5 м/с. В качестве контртела применяют высокопрочный чугун

ВЧ50, Суммарный износ оценивают в граммах. Время испытаний составляет до 25 ч.

Жидкотекучесть определяют по спиральной пробе с площадью сечения 40 мм .

Химический состав и результаты испытаний чугунов приведены в табл. 1 и 2. Как видно из табл, 1 и 2, изменение пределов содержания хрома, фосфора позволяет повысить жидкотекучесть расплава, снизить себестоимость при сохранении эксплуатационных и механических характеристик, Структура предлагаемого чугуна .перлитная с равномерно распределенной разорванной сеткой фосфидной эвтектики сложного состава и равномерно распределенными включениями графита, Формула изобретения

Чугун для гильз цилиндров двигателей, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, медь, титан, барий, ниобий, фосфор, редкоземельные элементы цериевой группы и железо, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью улучшения жидкотекучести, снижения себестоимости при сохранении уровня износостойкости и механических свойств, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас.%:

1659516

0,61 — 0,9

0,005 — 0,02

Остальное

Таблица 1

Таблица 2

Составитель Н. Косторной

Редактор М. Петрова Техред М,Моргентал Корректор М. Кучерявая

Заказ 1822 Тираж 395 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

Медь

Титан

Барий

Ниобий

0,3 — 1,0

0,03 — 0,1

0,003 — 0,01

0,02 — 0,10

Фосфор

Редкоземельные элементы

Железо