Чугун

 

Изобретение относится к металлургии, в частйости к серым чугунам с пластической формой графита для ответственных трущихся деталей двигателей внутреннего сгорания, например гильз цилиндров. Цель изобретения - улучшение обрабатываемости, повышение предела прочности и стрелы прогиба, коррозионной стойкости при сохранении износостойкости. Чугун имеет след1ующий химический состав, мае. %: углерод 3,3-3,7; кремний 2,1-2,6; марганец 0,5- 0,8; медь 0,5-1,1; хром 0,4-0,8; фосфор 0,3-0,5; титан 0,03-0,02; алюминий 0,01- 0,-1; ванадий 0,03-0,15; литий 0.01-0,03; железо остальное. 2 табл.(Лс

союз советских

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) ((0 (51)з С 22 С 37/10

ГОСУДАРСТВЕ Ы Й КОМИТЕТ

ПО.ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ. ГКНТ СССР

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ.;

1 (2 1) 4808094/02 (22) 02.01.90 (46) 15.02,92. Бюл. hh 6

P1) Костромской сельскохозяйственный йнсти тут (72) А.Н. Волков, В.К. Шатунов, Ю.Э. Елисеев, В.Е. Mopq3oe. В.Б. Пичугин и В.l0. Со-. ловьев (53) 669 13 018 2 (088 8)

{56) Авторское свидетельство СССР

f+ 361216; кл. С 22 С 37/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

М 897884, кл. С 22 С 37/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

N. 692888, кл. С 22 С 37/10, 1980.

Авторское свидетельство СССР

hh 834206, кл. С 22 C 37/10, 1981.

Изобретение относится к литейная производству, в частности к чугунам:с айастинчатой формой графита для ответстаеи- ных трущихся деталей двигателМ внутреннего сгорания, например, гильф.цИ-; линдров.

Известен чугун для гильз ци )иидр@В Ев томобильных двигателей следующего м )йй- ческого состава, мас. $:

Чугун 3,0 — 4,0

Кремний 2,0 — 2,5

Марганец 0;5 — 1,0

Хр 0.4 — 0,8 . Никель 0,2-1,0

Медь 0,4 - 1„2

Фосфор 0,1 — 0.3

Титан 0,07 — 0,2 (54) ЧУГУН ,(57) Изобретение относится к металлургии, в частности к серым чугунам с пластической формой графита для ответственных трущихся деталей двигателей внутреннего сгорания, например гильз цилиндров, Цель изобретения —, улучшение обрабатываемости, повышение предела прочности и стрелы прогиба, коррозионной стойкости при сохранении износостойкости. Чугун имеет следующий химический состав, мас. : углерод 3,3-3,7; кремний 2,1-2,6; марганец 0,50,8; медь 0,5-1,1; хром 0,4-0,8; фосфор

0,3-0,5; титан 0,03-.0,02; алюминий 0,010;1; ванадий 0,03-0,15; литий 0;01 — 0,03; железо остальное. 2 табл.!

Бор - 0.008 — 0,2

Железо " Остальное V

Однако коррозионная стойкость этого чугуна невысока. ЬЭ

Ф

Известен также чугун следующего хими- (Л ческого состава, мас.ф:, С)

Углерод 3,0 — 3,6

Кремний . 1,5 — 2,4

Марганец 0,5 — 2,1

Хром 0,1 — 0,4.

Фосфор . 0,06 — 0,25

Никель 0 1 — 1 0

Бор - °, 0,003 — 0,012

Титан 0,005 — 0;05

Азот 0,006 — 0,012

Железо Остальное

1712450 i0

Однако этот чугун не обладает достаточной коррозионной стойкостью, обрабатываемостью, равномерностью твердости по сечению центробежной отливки.

Известен чугун следующего химического состава, мас. :

Углерод 2,0 — 3,6

Кремний 0,05 — 2,5

Марганец 0,2 — 1,5

Медь 0,01 — 1,0

Ванадий . 0,05 — 2,0

Фосфор 1,0 — 4,0

Титан 0,005 — 0,7

Алюминий 0,050 — 2,0

Железо Остальное

Однако при достаточно высокой износостойкости чугуна, он имеет неудовлетворительную обрабатываемость резанием.

Цель изобретения — улучшение обрабатываемости резанием гильз цилиндров, получение при отливке центробежным способом одинаковой твердости по сечению гильзы при сохранении достаточно высоко, го уровня износостойкости.

Для достижения укаэанной цели в чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, медь, ванадий, фосфор, титан, алюминий и железо, дополнительно введены хром и литий при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углерод 3,3 — 3,7

Кремний 2,1 — 2,6

Марганец 0,5 — 0,8

Медь 0,5 — 1,1

Хром 0,4 — 0,8

Фосфор 0,3 — 0,5

Титан 0,03 — 0,2

Алюминий 0,01 — 0,1

Ванадий 0,08 — 0,15

Литий 0,01 — 0,03

Железо Остальное

В качестве примеси чугун может содержать серу до 0,1 .

Нижние и верхние пределы содержания углерода 3,3 — 3,7 кремния 2,1 — 2,6, алюминия 0;01 — 0,1 и титана 0,03 — 0,2 выбраны для получения в отливках гильз цилиндров оптимального количества графита и предотвращения отбела их наружных поверхностей. При содержании этих элементов ниже указанных пределов уменьшается общее количество графита и повышается склонность чугуна к отбелу при центробежной отливке гильз.

Увеличение количества углерода, кремния, алюминия и титана свыше соответственно 3,7: 0,1; 2,6 и 0,2 приводит к ухудшению обрабатываемости чугуна резанием.

Легирование чугуна 0,5 — 1,1 меди улучшает форму графита, способствует его равномерному распределению в микроструктуре, что, в свою очередь, позволяет улучшать антифрикционные свойства чугуна, уменьшить износ сопряжений с ним поверхности поршневого кольца.

Содержание в чугуне 0,5- 0,8 марганца и 0,4 — 0,8 хрома благоприятно сказывается на износостойкости чугуна.

Наличие в чугуне 0,3 — 0,5Я фосфора обеспечивает образование оптимального количества фосфидной эвтектики.

Введение в чугун ванадия в пределах

0,08 — 0,15 позволяет повысить коррозионную стойкость, улучшить обрабатываемость резанием, приводит к равномерному распределению твердости по сечению центробежной отливки.

Повышение коррозионной стойкости связано с размельчением эвтектических зерен, сильной ликвацией ванадия в фосфидную эвтектику.

Содержание ванадия менее 0,08 повышает коррозионную стойкость недостаточно, а содержание его выше 0,15 ухудшает обрабатываемость чугуна резанием. Улучшение обрабатываемости резанием связано с образованием комплексных включений фосфидной эвтектики взамен структурно-свободных карбидов.

Равномерность твердости по сечению отливки достигается из-за того, что ванадий, имея более высокую атомную массу, чем бор, меньше ликвирует на внутреннюю (рабочую) поверхность центробежной отливки.

Литий при содержании 0,01 — 0,03 модифицирует твердый раствор, измельчает структуру чугуна в отливках, улучшает форму графита и фосфидной звтектики. Для получения предложенного чугуна было выплавлено четыре смеси ингредиентов предполагаемого состава, четыре смеси составов с запредельным содержанием элементов и одна смесь известного чугуна.

Плавки. чугунов проводились в индукционной печи ИСТ-10 с основной футеровкой, Ферросплавы легирующих элементов вводились при 1380 — 1420 С в расплав чугуна, алюминий, медь и литий в виде лигатуры лития и кальция (30% лития и 70% кальция с температурой плавления 560 С) вводилась при разливке непосредственно в ковш.

Химический состав выплавленных чугунов представлен в табл.1, а данные об их эксплуатационных и технологических свойствах — в табл. 2.

Испытания на износ при трении скольжения со смазкой, содержащей абразив, проводили на машине трения с возвратно1712450 поступательным движением образца, вырезанного из поршневого кольца по неподвижному образцу, изготовленному из гильзы цилиндра. 8 смазку при атом добавлялось 10 абразива. Коррозионная.стойкость определялась путем выдержи«вания образцов в электролите из серной кислоты, Относительная стойкость режущего ийструмента определялась для сверл с твердосплавной вставкой.

Чугун может выплавляться в индукционных, дуговых и плазменных электропечах.

Формула изобретения

Чугун, содержащий .углерод, кремний, марганец, медь, хром, фосфор, титан, алюминий, железо, отличающийся тем; что, с целью улучшения обрабатываемости резанием, повышения предела прочности и стрелы прогиба, коррозионной стойкости при сохранении износостойкости, он дополнительно содержит ванадий и литий при

5 следующем соотношении компонентов, мас,g:

Углерод

Кремний

Марганец

10 Медь

Хром

Фосфор

Титан

Алюминий

15 Ванадий

Литий

Железо

Таблица.1

Химический состав чугунов, мас.ь

Cu .- Cr P Ti . Al с (sг ч -(L Предлагаемый

Оз5 о 4 а 3 а 03

07 05 04 008

0,7 0,5 а,4 а,1о

0,8 0,4 0,5 0,09

0,7 .0,4 о,4 0,09

1,1 0,8 .. 0,5 0,20 ..Запредельные значения

0,.9 . 0,4 0,4 0,03

12. 04 . 04 003

0 7 . 09 09 003

0,7: 0 4 0 4 0 20, Прототип

0,3 : . - 1, l 0,34 о,о8 а,01

0,09 0,01

O,M 0,02

0,09 0,02

0,01 0,03

0,15 0,03

О, 0.1

0,04

0,05

0,05

0,01

O, lO

0,5 о,6 о,6

0,6 о,6 а,8

1 33 21

2 . 35 25

3 36 25

4 36 25

5 3,5 2,5

6 317 2,6

0,06 о,o6 а,о7 а,о7

0,15 0,05

0,12 0,05

0,16 0,05

0,13 0 05

0,15

315 гь 5

3,6 2,6

3,6 2,4

3,5 2,4 о,7 о,8

0,6 о,5

8

10 и 3г 19 о8

0,05 оррозион- . ая стойость чуунов, мг/м2. ч

»»»»»

Иеханические свойства чугунов

° »» «»»»»»»»»

Твердост ь Предел . : стрела

HB прочности : ромба, на изгиб,." им

ЙПа й» »» «««»»»

Чугун

Цзноо, r резания, м/мин

Подвижный образец

Непопвижный образец

35 00059

3 9 0 а061

4эl 0,0061

3 5 0,0059

Зз 5 О, 0063

4,1 О, 0058

ЗФ5 О, 0057

3,9 о,oo61

3 9 О, 0063

4Д 0,0051

2,5 0,0048

»

2

4

6

8

217

217 гга

217

270

436

487

452

436

448

452

436

452

378

o,0058

0,0052

0,0053 о,оо5г

0,0052

o,à049

0,0051

0,0048

0,6039

0,0051

0,0032

211I2

209,1

211,8

207>3

208,9

209,3

205,1

210,3

206, 7 го7,4

191.9

3,3-3,7

2,1-2,6

0,5-0;8

0,5-1,1

0,4-0,8

0,3-0,5

0.03-0,2

0,01-0,1

0,08-.0,15

0,01-0,03

Остальное

53

54

56

53

5l

42

41

44

43