NO832761L - Sammensatt sylinderforing for bruk i en forbrenningsmotor - Google Patents
Sammensatt sylinderforing for bruk i en forbrenningsmotorInfo
- Publication number
- NO832761L NO832761L NO832761A NO832761A NO832761L NO 832761 L NO832761 L NO 832761L NO 832761 A NO832761 A NO 832761A NO 832761 A NO832761 A NO 832761A NO 832761 L NO832761 L NO 832761L
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- cylinder liner
- layer
- cast iron
- composite cylinder
- outer layer
- Prior art date
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 title description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 152
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 53
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 37
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 92
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 89
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 89
- 239000011159 matrix material Chemical group 0.000 claims description 35
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 229910001208 Crucible steel Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 14
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 13
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 12
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010451 perlite Substances 0.000 claims description 4
- 235000019362 perlite Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 157
- 229910001567 cementite Inorganic materials 0.000 description 19
- KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N iron;methane Chemical compound C.[Fe].[Fe].[Fe] KSOKAHYVTMZFBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 19
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 18
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 17
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 17
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 14
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 description 12
- 229910001563 bainite Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 8
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 7
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 6
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 6
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 6
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 6
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 4
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 4
- 229910001141 Ductile iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910005347 FeSi Inorganic materials 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 229910004709 CaSi Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000008642 heat stress Effects 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
- 150000003464 sulfur compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
- F02F1/00—Cylinders; Cylinder heads
- F02F1/18—Other cylinders
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
En sammensatt sylinderforing med en stor diameter. for bruk i forbrenningsmotorer karakteriseres ved at nevnte foring består av de to lagene i et ytre lag, som er fremstilt av et materiale med høy fasthet og duktilitet, og et innvendig lag fremstilt av tradisjonelt spesial støpejern med høy slitasje og fastsettingsmotstand. Nevnte ytre og innvendige lag smeltes sammen i grenselinjen. Nevnte sylinderffiring kan ytterligere tilføyes et mellomliggende lag mellom det ytre og det innvendige laget. Nevnte ytre lag, nevnte mellomliggende lag og nevnte innvendige lag smeltes sammen i de tilliggende grenselinjer.
Description
Foreliggende oppfinnelse angår en sylinderforing for bruk i
en forbrenningsmotor, og særlig en sylinderforing med en stor diameter for bruk i skipsforbrenningsmotorer.
En sylinderforing for bruk i en forbrenningsmotor må ha egenskaper som stor motstand mot slitasje og mot fastsetting, fordi foringen skal ha tettende glidakontakt mé.d ;s.tempélf jceren. Et spesialstøpejern, som består av slitasjemotstandsforbedrede elementer, såsom Cr, B, P, V, Mo, Nb eller tilsvarende, og som har en grafittstruktur, har tradisjonelt blitt brukt som materiale i ovennevnte sylinderforing.
Med de senere tids krav til øking av størrelsen og redusering av vekten på sylinderforingen for bruk i forbrenningsmotorer, er det blitt akseptert at foringer laget i tradisjonelle materialer ikke har tilstrekkelig fasthet, og det er derfor ønskelig å oppnå høyere fasthet.
For å forsterke sylinderforingen, forsøker man vanligvis å anvende et materiale med høyere fasthet i foringen, men det er stort sett nytteløst fordi motstandsegenskapene mot slitasje og fastsetting i sylinderforingen kan reduseres eller gå tapt ved å bruke materialer med høyere fasthet. Man har også forsøkt å øke veggtykkelsen i foringen, men som sagt tidligere er dette ikke i overensstemmelse med dagens krav til redusert motvekt.
Med hensyn til sylinderforinger som anvendes i store motorer, analyseres driftsforholdene og årsakene til beskadigelse av foringen som følgende: a) Kravet til stor slitasje og fastsettingsmotstand gjelder sylinderforingens innvendige overflate
som har glidekohtakt med stempelfjærene.
b) Beskadigelse av den nevnte sylinderforing begynner
i foringens ytre overflatedel.
Årsaken til beskadigelsen i sylinderforinger med relativt stor veggtykkelse forklares hovedsakelig med at det forekommer varmespenninger. Særlig er den innvendige delen av den nevnte sylinderforingen utsatt for en betydelig høy temperatur under forbrennings- og eksplosjonsprosessen, mens den ytre delen av den nevnte sylinder har en lav temperatur på grunn av effektiv avkjøling med vann. En slik temperaturgradient mellom den innvendige og utvendige delen i foringen utvikler varmespenninger som frembringer en trykkspenning og en strekkspenning, henholdsvis i den innvendige og den utvendige delen. Derfor er det meget sannsynlig at beskadigelsen begynner i den ytter-ste delen av den nevnte foring.
Den utvendige delen av en sylinderforing som anvendes til skipsforbrenningsmotorer, må derfor ha større fasthet og duktilitet for å unngå økende veggtykkelse. En alminnelig liten sylinderforing krever vanligvis ikke stor veggtykkelse og vil derfor heller ikke få problemer på grunn av tempera-turdifferanser.
Den foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en sammensatt sylinderforing som tilfredsstiller kravene til slitasje-
og fastsettingsmotstand i den innvendige overflatedelen,
og som tilfredsstiller kravene til fasthet og duktilitet i den ytre periferidelen.
Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en sammensatt sylin-derf oringskonstruksjon som innbefatter et innvendig lag og et ytre lag, og foringen karakteriseres ved at det innvendige laget (som er i umiddelbar nærhet av den innvendige overflaten) er laget av det tradisjonelle spesialstøpejern med høy slitasje- og fastsettingsmotstand, og det ytre laget (som er i umiddelbar nærhet av den ytre overflaten) er laget av et materiale med stor styrke eller høy fasthet og duktilitet. Det innvendige laget og det ytre laget smeltes sammen til
en tolags konstruksjon. Den foreliggende sylinderforing
har dermed oppnådd en ønsket fasthet uten å ødelegge slitasje-og fastsettingsmotstandsegenskapene som kreves av den nevnte foringen.
I en versjon innbefatter foreliggende oppfinnelse en sammensatt sylinderforing der det ytre laget er dannet av et kulegrafitt-støpejernmateriale, med kulegrafitt og en matrise-struktur hovedsakelig bestående av perlitt.
I en annen versjon innbefatter foreliggende oppfinnelse en sammensatt sylinderforing der det ytre laget er dannet av et kompakt vermikulært grafitt-støpejernmateriale eller et pseudo-kulegrafitt-støpejernmateriale, med kompakt vermikulær grafitt og en matrisestruktur hovedsakelig bestående av perlitt.
I enda en versjon innbefatter den foreliggende oppfinnelse
en sammensatt sylinderforing der det ytre laget er dannet av et kulegrafitt-støpestålmateriale, med kulegrafitt og en matrisestruktur hovedsakelig bestående av perlitt.
Ifølge foreliggende oppfinnelse kan et mellomliggende lag anbringes mellom det ytre og det innvendige laget for å frem-bringe en trelags konstruksjon som gir bedrede egenskaper i det ytre og innvendige laget.
Fig. 1 er et tverrsnitt av en tolags sammensetting av sylin-derf oringen ifølge foreliggende oppfinnelse,
fig. 2 er et tverrsnitt av en trelags sammensetting av sylin-derf oringen ifølge foreliggende oppfinnelse,
fig. 3 - 6 er fotografier som viser mikrostrukturen i eksempel 1, som beskrevet i tabell 1, der figurene 3 og 4 viser mikrostrukturen (forstørret henholdsvis 50 og 400 ganger) i det ytre materiallaget, og figurene 5 og 6 viser mikrostrukturen (forstørret henholdsvis 50 og 400 ganger) i det innvendige materiallaget,
fig. 7 - 10 er fotografier som viser mikrostrukturen i eksempel 6, som er gitt i tabell 3, der figurene 7
og 8 viser mikrostrukturen (forstørret henholdsvis 50 og 400 ganger) i det ytre materiallaget, og
figurene 9 og 10 viser mikrostrukturen (forstørret henholdsvis 50 og 400 ganger) i det innvendige
materiallag,
fig. 11 er et diagram som viser hardhetsfordelingen i
eksempel 11 og eksempel 12, som gitt i tabell V.
Den foreliggende oppfinnelse vil forklares i detalj nedenfor.
Fig. 1 viser oppbyggingen av en sammensatt sylinderforing i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Foringen 1 innbefatter et ytre lag 2 og et innvendig lag 3. Det ytre laget 2 har stor seighet eller høy fasthet og duktilitet, som oppnås ved bruk av enten kulegrafitt-støpejern, kompakt vermikulær grafittstøpejern eller kulegrafitt-støpestål. Det innvendige laget 3 har gode slitasje- og fastsettingsmotstandsegenskaper som er oppnådd ved hjelp av tradisjonelt spesialstøpejern. Det ytre og innvendige laget er metallurgisk smeltet sammen
i grenselinjene.
Den sammensatte sylinderforingen kan dannes ved å anvende sentrifugalstøping. Først helles det smeltede støpepaterialet til det ytre laget opp i en roterende støpeform og ytterlaget støpes. Deretter blir materialet til innerlaget støpt, hvor-ved det oppnås en sylinderforing som forventet, hvor de to lagene er metallurgisk sammenkoblet.
I fig. 1 er det sannsynlig at det dannes et smeltelag (mellomliggende lag) 5, som har en blandet sammensetting av både det ytre laget 2 og det innvendige laget 3 fordi et ytre og innvendig lag er smeltet sammen til et integrert legeme.
I grenselinjene mellom de tilstøtende lagene vil det være uunngåelig at legeringselementer i det ytre materiallaget<2>trenger inn i det innvendige laget 3 når de to lagene smeltes sammen. For ytterligere å forbedre egenskapene tdl integrerte ytre og innvendige lag, er det også nyttig å frem-bringe en trelags sylinderforing som vist i figur 2, der et mellomliggende lag 4 er anbragt mellom ytterlaget 2 og det innvendige lag 3, noe som senere vil forklares i detalj. På samme måte som nevnt tidligere kan sylinderfor ingen med det mellomliggende laget, mellom det ytre og innvendige laget, også fremstilles ved å anvende sentrifugalstøping, der smeltede støpematerialer tilsettes i rekkefølge med passende tidsintervaller.
Sentrifugalstøpemetoden kan anvendes til alle typer horison-tale, skråstilte eller vertikale støpeformer.
Versjoner av materialer som er brukbare til å danne det
ytre laget av den sammensatte sylinderfor ingen i den foreliggende oppfinnelse er angitt nedenfor.
Det ytre laget med stor seighet eller høy fasthet og duktilitet er fremstilt av valgte materialer fra en gruppe bestående av (i) kulegrafittstøpejern, (ii) kompakt vermikulær grafitt-støpejern eller pseudo-kulegrafitt-støpejern, eller (iii) kulegrafitt-støpestål. Materialene vil bli beskrevet hver for seg i detalj. De angitte mengder er i vekt-%.
(i) Kulegrafitt-støpejern.
Kulegrafitt-støpejernet som er anvendelig i det ytre laget i den foreliggende sylinderfor ingen, inneholder 2,8 - 4%C,
1,5 - 3,5% Si, 0,2 - 1,0% Mn, opptil 0,3% P, opptil 0.04% S, 0,03 - 1,0% Mg, andre vanlige uunngåelige urenheter og resten består av Fe. Nevnte støpejern har kulegrafitt og matrise av perlitt (en liten mengde krystallisert sementitt kan tillates).
I tillegg til de ovenfor nevnte komponentene kan ett eller flere av disse valgte elementene, opptil 2,5% Ni, opptil 0,8% Cr, opptil 0,6% Mo, opptil 0,05% sjeldne jordelementer, opptil 0,3% Sn og opptil 1,0% Cu, om ønskelig blandes inn i det nevnte støpejern.
Det bemerkelsesverdige ved de kjemiske sammensetningene i dette støpejernet forklares nedenfor.
C: 2,8 - 4,0%. C-innhold mindre enn 2,8% vil medføre at materialet får et høyt smeltepunkt. Derfor krever materialet en høyere smelte-temperatur og støpbarheten blir vanskeligere og medfører en økning av krystallisert sementitt, med det resultat at materialet blir sprøtt. Med mer enn 4% C, har støpefeil en tilbøyelighet til å oppstå.
Sii 1/5 — 3 r5% •
Si virker til å øke krystalliseringen av grafitt. Med mindre enn 1,5% Si vil mengden av krystallisert sementitt øke og gjøre materialet sprøtt. Er Si-innholdet større enn 3,5% går matrisen over til ferritt som svekker prøvespenningen og videre vil Si-elementet i form av en fast oppløsning i ferritten, gjøre ferritten sprø.
Mn: 0,2 - 1,0%.
Mn kombineres vanligvis med S for å eliminere den ugunstige virkningen av S og virker videre til å stabilisere perlitt-matrisen og fir en økt fasthet i materialet. Hvis innholdet er mindre enn 0,2% vil man ikke oppnå et slikt gunstig resultat. Er Mn større enn 1,0% vil materialet bli sprøtt.
P: opptil 0,3%.
P øker flytbarheten i smeiten, men danner fosforeutektikum
i materialet, som igjen gjør materialet sprøtt. Selv om materialets flytbarhet forbedres med å øke innholdet av P
bør den øvre grense settes til 0,3% for å unngå ugunstige virkninger. Jo mindre P-innhold, jo høyere fasthet og duktilitet har materialet, men det er både en praktisk vanskelig og økonomisk ulønnsom prosess å redusere P-innholdet til 0,01% eller mindre.
S: opptil 0,04%.
S er stort sett regnet som en forurensing (som også er tilfelle med P) som svekker de mekaniske egenskapene. S hemmer også stæroidiseringen av grafitt og er derfor begrenset opptil 0.04%.
Mg: 0,03 - 0,1%.
Mg er nyttig for stæroidiseringen av grafitt. Med et Mg-innhold mindre enn 0,03% oppnås ikke tilstrekkelig virkning. Bruk av mer enn 0,1% Mg vil forårsake overflateherding og man risikerer å få dross og defekter i støpen, noe som er uønsket.
Det kulegrafitt-støpejernet som danner det ytre laget i den sammensatte sylinderfor ingen inneholder, som nevnt ovenfor, stort sett Cr Si, Mn, Mg, andre vanlige forurensninger og resten består av Fe.
I tillegg til de ovenfor nevnte komponentene kan også om ønskelig, opptil 2,5% Ni, opptil 0,8 Cr, opptil 0,6% Mo, opptil 0,05% sjeldne jordelementer, opptil 0,3% S eller opptil 1,0% Cu tilsettes- kulegrafitt-støpejernet, slik at materialegenskapene kan forbedres ytterligere.
Ni: opptil 2,5%.
Ni øker grafittiseringen og forsterker matrisen. Hvis mengden av Ni er større enn 2,5% vil imidlertid ikke virkningen øke tilsvarende og dessuten er det økonomisk ulønnsomt. I tillegg vil sannsynligvis herdet struktur (bernitt, martensitt) og ikke omvandlet struktur fremkomme og det vil gi
sprøtt materiale.
Krom: opptil 0,8%.
Krom brukes for å forsterke matrisen og stabilisere sementitt. Likevel vil, når mengden av krom er større enn 0,8%, sementitt krystallisere uten kontroll av C- og Si-innholdet og materialet vil bli sprøtt og ubrukelig i det ytre laget.
Mo: opptil 0,6%.
Til forsterking av matrisen er Mo effektiv. Når mengden er mer enn 0,6% avtar effekten og blir dessuten økonomisk ufordelaktig. Derfor er den øvre grense for Mo-innholdet 0.6%.
Sjeldne jordelementer: opptil 0,05%.
Når sjeldne jordelementer er forbundet med Mg, frembringer slike elementer stæroidisering av grafitt og forbedrer fastheten i materialet. Øvre grense for slike elementer bør være 0,05%, ettersom økende innhold ikke gir tilsvarende øket effekt.
Sn: opptil 0,3%.
Avhengig av støpeforholdene kan det ovenfor-nevnte ytter-lagmateriale ha for mye ferritt i matrisen og prøvespenning-og utmattingsfasthet-egenskapene kan derfor blir redusert. For å unngå slike problemer kan materialet tilsettes opptil 0,3% Sn for å stabilisere perlitt. Selv om man anvender en større mengde med Sn, vil man ikke oppnå øket effekt.
Cu: opptil 1,0%.
Med det samme utgangspunkt som Sn, kan Cu tilsettes materialet med opptil 1,0%.
Inokulering er stort sett effektivt for å oppnå en finere støpestruktur og for å øke grafittiseringen. Dermed kan strukturen i det nevnte materialet få en finere struktur med grafitt jevnt fordelt. I dette tilfellet passer det å inokulere materialet med 0,05 - 1,0% Si. Er mengden med Si mindre enn 0,05% vil man ikke oppnå den ettertraktede virkningen av inokulering. Selv om mere enn 1,0% Si inokuleres vil man ikke oppnå en øket effekt. Som passende inokuler-ingselementer foreslås CaSi og FeSi. Ved inokulering tilpasses Si-innholdet materialet i en mengde på 1,5 - 3,5%.
Mikroskopisk består strukturen i det nevnte kulegrafittjernet av kulegrafitt og en matrise som hovedsakelig inneholder perlitt. En liten mengde sementitt kan tillates i strukturen, men sementitt gjør materialet sprøtt og bør helst holdes nede på et minimum. Det er ønskelig at matrisen er perlitt på grunn av prøvespenning og utmattingsfasthet, og jo mindre perlitt, jo bedre ønskede egenskaper oppnås. Hvis det delvis dannes bainitt eller martensitt, bidrar det til å forsterke materialet istedenfor den motsatte effekten som gjør materialet sprøtt. For å danne bainitt eller martensitt i matrisen er det nødvendig å bruke flere legeringselementer i materialet eller det må anvendes en spesiell varmebehandling, men det er ufordelaktig sett fra et økonomisk standpunkt. Når innholdet av bainitt eller martensitt er for stort, blir materialet sprøtt, og er dermed ubrukelig i store sylinderfor inger.
(ii) Kompakt vermikulær grafitt-støpejern.
Det kompakterte vermikulære grafitt-støpejernet som brukes i det ytre laget i den foreliggende sylinderfor ingen, inneholder 2,8, - 4,0% C, 1,0 - 3,0% Si, 0,2 - 1,0 Mn, opptil 0,3% P, opptil 0,06% S, 0,01 - 0,05% Mg, andre vanligvis uunngåelige forurensninger og resten Fe. Det nevnte støpejernet har kompakt vermikulær grafitt og matrisestruktur, stort sett sammensatt av perlitt (en liten mengde med krystallisert sementitt kan tillates). I tillegg til de ovenfor nevnte komponentene kan ett eller flere av disse valgte elementene, opptil 2,5% Ni, opptil 0,8% Cr, opptil 0,6% Mo, opptil 0,05% sjeldne jordelementer, opptil 0,3% Sn, opptil 1,0% Cu eller opptil 0,1% Ti, om ønskelig blandes inn i det nevnte støpejern.
Det bemerkelsesverdige med de kjemiske sammensetningene i støpejernet vil bli forklart nedenfor, men kun for Si, S,
Mg og Ti, fordi de andre kjemiske komponentene allerede er forklart i den foregående versjonen av kulegrafitt-støpejernet som brukes som ytterlagsmateriale i den foreliggende fylinder-for ing.
Si: 1,0 - 3,0%.
Si øker krystalliser ingen av grafitt. Med et Si-innhold mindre enn 1,0% vil en øket mengde krystallisert sementitt føre til sprøhet i materialet, når Si-innholdet er større enn 3,0% vil matrisen gå over til ferritis struktur som svekker prøvespenningen, og dessuten vil Si som er dannet i ferritten som en fast oppløsning, gjøre materialet sprøtt.
S: opptil 0,06%,
Det er stort sett underforstått at S er et element som er forurensende, på lik linje med P. S svekker de mekaniske egenskapene og bør derfor begrenses opptil 0,06%.
Mg: 0,01 - 0,05%.
Mg er nyttig når kompakt vermikulær grafitt skal dannes.
Med et Mg-innhold mindre enn 0,01% går grafitten over til flak som svekker fastheten i materialet. Imidlertid er det ikke nødvendig med et Mg-innhold større enn 0,05%. Det motsatte er tilfelle når store mengder Mg er representert, og det økende Mg-innhold som diffuseres til det innvendige laget vil medføre at materialet i det innvendige laget vil få tilbake sine egenskaper. Derfor må den øvre Mg-grense, i det kompakte vermikulære grafittstøpejernet eller pseudo-kulegrafitt støpejernet i den foreliggende oppfinnelse, settes til 0,05%.
Det kompakte vermikulære grafitt-støpejernet som danner det ytre laget i den sammensatte sylinderfor ingen består stort sett, som ovenfor nevnt, av C, Si, Mn, P, S, Mg, andre vanlige forurensninger og resten Fe.
I tillegg til de ovenfor nevnte komponentene kan opptil 2,5% Ni, opptil 0,8% Cr, opptil 0,6% Mo, opptil 0,05% sjeldne jordelementer, opptil 0,3% Sn, opptil 1,0% Cu eller opptil 0,1% Ti, om ønskelig føyes inn i kulegrafittstøpejernet,
slik at materialeegenskapene kan ytterligere forbedres på samme måte som det tidligere nevnte kulegrafittjernet.
Det bemerkelsesverdige med disse utvalgte elementene er allerede forklart, med unntak av Ti, ettersom de ble brukt i den foregående versjonen av kulegrafitt-støpejernet i det ytre materiallaget. Derfor vil kun Ti-elementene forklares som følgende.
Ti: opptil 0,1%.
Det ovenfor nevnte materialet, i det ytre laget av den sammensatte sylinderfor ingen, har en kulegrafitt-struktur som er avhengig av støpeforholdene. Som tidligere beskrevet i detalj er kulegrafitt-strukturen vel egnet i det ytre materiallaget. For å oppnå en kompakt vermikulær grafitt, er Ti en effektivt tilsetting som motvirker grafitt-stæroidisering. Når Ti-innholdet blir for stort, vil flakgrafitten sannsynligvis krystal-liseres, derfor opptil 0,1% Ti.
Det som er tilfellet med kulegrafitt-støpejern er at inokulering er effektivt middel til å oppnå en finere struktur og for å øke grafittdannelsen. Inokulering kan fremskaffe en finere struktur med jevnt fordelt grafitt i det foreliggende materialet. Det passer å inokulere materialet med 0,05 - 1,0% Si. For eksempel kan CaSi og FeSi være passende inokulerings-elementer. Komponentene i Si er avpasset slik at materialet som dermed inokuleres, inneholder 1,0 - 3,0% Si.
Mikroskopisk er det kompakte vermikulære grafittstøpejernet opptatt av kompakt vermikulær grafitt og matrise som stort sett inneholder perlitt. En liten mengde sementitt krystal-liseres muligens i strukturen, men den nevnte sementitten som gjør materialet sprøtt, bør det holdes nede på en minimum. Det er å foretrekke at matrisen er perlitt med hensyn til prøvespenning og utmattingsfasthet, og jo mindre ferritt materialet har, jo bedre vil de ønskede egenskapene bli.
Hvis bernitt eller martensitt delvis dannes, bidrar det heller til å forsterke materialet enn å gjøre materialet sprøtt. For å danne bainitt eller martensitt i matrisen er det nødvendig å anvende legeringselementer i materialet eller spesiell varmebehandling, men dette er økonomisk ulønn-somt. Når bainitt eller martensitt dannes i for store mengder, vil materialet bli sprøtt og en stor sylinderforing vil dermed være ubrukelig.
(iii) Kulegrafitt-støpestål.
Kulegrafitt-støpestålet som er anvendelig til det ytre laget
i den foreliggende sylinderfor ingen inneholder 1,0 - 2,0% C, 0,6 - 3,0% Si, 0,2 - 1,0% Mn, opptil 0,1% P, opptil 0,1% S, andre vanlige forurensninger og resten Fe. Nevnte støpestål har nesten bare kulegrafitt og matrisestruktur som hovedsakelig inneholder perlitt (en liten mengde krystallisert sementitt kan tillates) . I tillegg til de ovenfor nevnte komponentene kan ett eller flere av disse valgte elementene, opptil 2,5% Ni, opptil l,0%"Cr, opptil 1,0% Mo og opptil 0,1%
av en sammensatt mengde Ti, Al og Zr, om ønskelig blandes inn i det nevnte støpejern.
Det bemerkelsesverdige ved de kjemiske sammensetningene i
det nevnte støpestål vil forklares i detalj nedenfor.
C: 1,0 - 2%.
Med et C-innhold mindre enn 1,0% vil materialet få et høyt smeltepunkt. Dermed krever materialet en høyere smelte- og støpetemperatur som medfører høyere kostnader. Når C-innholdet er større enn 2%, er det sannsynlig at grafitten ikke vil bli kuleformet, noe som reduserer styrken i materialet.
Si: 0,6 - 3,0%.
Si har en nær forbindelse med krystalliser ingen av grafitt. Med et Si-innhold mindre enn 0,6% er det faktisk vanskelig
å få grafitt til å krystallisere. Med et Si-innhold på mer enn 3,0% vil Si-innholdet i matrisen, som danner en fast oppløsning, ha en forunderlig tendens til å gjøre materialet sprøtt.
Mn: 0,2 - 1,0%.
Mn kombinert med S er et effektivt middel til å unngå den ugunstige virkningen av S. Et Mn-innhold mindre enn 0,2% vil ikke ha denne virkningen, men materialet vil bli hardt og sprøtt hvis Mn-innholdet er større enn 1,0%.
P: opptil 0,1%.
P øker flytbarheten i støpematerialene, men gjør materialet sprøtt, følgelig opptil et innhold på 0,1%.
S: opptil 0,1%.
Både P og S gjør materialet sprøtt, derfor opptil et innhold på 0,1%.
Kulegrafitt-støpejernet som danner det ytre laget i den sammensatte sylinderfor ingen, inneholder stort sett de ovenfor nevnte komponenter, andre vanlige forurensninger og resten Fe.
I tillegg til komponentene nevnt ovenfor, kan følgende komponenter føyes inn i kulegrafitt-støpestålet som danner det ytre laget i den foreliggende sylinderfor ingen, slik at egenskapene i materialet ytterligere forbedres.
Ni: opptil 2,5%.
Ni opptrer for å øke grafittdannelsen og for å forsterke matrisen. Hvis imidlertid mengden av Ni overskrider 2,5% vil man ikke oppnå tilsvarende øket effekt og dessuten er det økonomisk ufordelaktig. I tillegg vil det sannsynligvis oppstå herdet bainitt eller martensitt-strukturer og uforandret struktur som vil gjøre materialet ugunstig sprøtt.
Cr: opptil 1,0%.
Krom gir en effektiv forsterking av matrisen og stabiliserer martensitt. Hvis imidlertid krom-innholdet er større enn 1,0%, er det ikke sannsynlig at grafitten vil krystallisere, noe som vil medføre svekket materialfasthet og duktilitet.
Mo: opptil 1,0%.
På samme måte som Ni er Mo et viktig element for å oppnå fasthet og duktilitet. Bruk av mer enn 1% Mo vil gjøre materialet hardere og sprøtt.
Ti, Al og Zr: Opptil 0,1% i en sammensatt mengde.
Når én eller minst to av disse elementene føyes inn i kule-graf i tt-støpestålmater ialet kan materialet være fritt for kavitasjoner. Ettersom alle disse elementene er sterke de-sokdydere kan for stor bruk av et slikt element medføre over-dreven fjerning av oksyden samt hemme flytingen av materialet under støpeprosessen. Derfor er bruken av disse elementene begrenset opptil en sammensatt mengde på 0,1%.
Inokulering er også effektivt for å oppnå finere struktur og øket grafittdannelse i kulegrafitt-støpestålet. Det passer å inokulere nevnte materiale med 0,1 - 1,0% Si. Eksempler på passende inokuleringsmidler er Ca, Si og FeSi. Ved utført inokulering er det sammensatte Si-innholdet avpasset til den tidligere nevnte begrensning som er 0,6 - 3,0%.
Mikroskopisk har kulegrafitt-støpestålet nesten bare kulegrafitt og matrise-struktur, og videre kan det inneholde en liten mengde fri sementitt. Sett ut fra formålet med den foreliggende oppfinnelse, bør utfelling av nevnte sementitt være så liten som mulig, ettersom sementitt er sprø. Matrisen bør hovedsakelig være sammensatt av perlitt, og kan muligens ha delvis ferritt, bainitt, martensitt eller tilbakeholdt austenitt. Tilfellet er at ferritt om ønskelig kan utfeltes i matrisen, ettersom ferritt har gode egenskaper med hensyn til fasthet og duktilitet. Imidlertid bør bainitt, martensitt eller tilbakeholdt austenitt holdes nede på et minimum ettersom de svekker materialet.
I den sammensatte sylinderfor ingen i den foreliggende oppfinnelse, kan det tradisjonelle spesial-støpejernet anvendes som materiale i det innvendige laget, der det kreves et materiale med gode motstandsegenskaper med hensyn til slitasje og fastsetting.
Den sammensatte sylinderfor ingen i den foreliggende oppfinnelse bør spenningsglødes i området 400 - 600°C for å fjerne de gjenværende støpespenningene. Skjønt varmebehandling med temperaturer høyere enn omdanningspunktet A^er effektivt til å forbedre materialets fasthet og duktilitet, bør varmebehandling unngås fordi det er økonomisk utlønnsomt. Videre kan det også ha en uheldig virkning på egenskapene i materialet som danner det innvendige laget.
Forskjellige versjoner av den foreliggende oppfinnelse vil beskrives nedenfor.
Versjon A
Versjon A viser eksempler der kulegrafitt-støpejern brukes som materiale i det ytre laget. Sylinderforingene bestående av to lag ble laget ved sentrifugalstøping, med horisontal støpeform, og støpebetingelser som følgende:
De kjemiske sammensetningene av det ytre og innvendige i sylinderforingen er oppsummert i tabell 1.
I eksemplene 1 - 3 er foringer ifølge foreliggende oppfinnelse. Eksempel 4 og eksempel 5 er de sammenlignbare foringene der den kjemiske komponent på det ytre laget er utenfor det foreliggende spesifiserte område- Særlig eksempel 4 inneholder mindre mengder med Si, og eksempel 5 inneholder større mengder med Mo. Mikrostrukturen i eksempel 1, gitt i tabell 1, er vist i figurene 3-6. Særlig viser figurene 3 og 4 mikrostrukturen (med en forstørrelse på henholdsvis 50 ganger og 400 ganger)x i det ytre materiallaget, og figurene 5 og 6 viser mikrostrukturen (med en forstørrelse på henholdsvis 50 ganger og 400 ganger) i det innvendige materiallaget.
I figur 3 kan man se at grafitt er riktig avrundet. Materialet har derfor stor styrke og det er minimale muligheter for kjerv-virkning. Figur 4 viser strukturen på fint fordelt perlitt.
Mekaniske egenskaper i det ytre laget av den, som nevnt ovenfor, sammensatte sylinderforingen er vist i tabell II.
Tabell II viser at de sammenlignede foringene i eksempel 4 og 5 er underlegne i forhold til forinqene i den foreliggende oppfinnelse. Særlig i eksempel 4 vil krystallisert sementitt gi økte problemer med hensyn til styrke og duktilitet.
I eksempel 5 vil ytterligere dannelse av bainitt og marten-sitti matrisen medføre sprøhet i materialet.
Versjon B
Versjon B viser eksempler der kompakt vermikulær grafitt-støpejern eller pseudokulegrafitt-støpejern anvendes som materiale i det ytre laget. To-lags sylinderforinger blir laget på samme måte som versjon A. Kjemiske sammensetninger av det ytre og innvendige laget i sylinderforingen oppsummeres i tabell III. Eksemplene 6 - 8 er foringer i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Eksempel 9 og 10 er sammenlignede foringer som har en kjemisk komponent i ytterlaget som ligger utenfor det spesifiserte området. Særlig inneholder eksempel 9 mindre mengder C og eksempel
10 inneholder større mengder Ni.
Mikrostrukturene i eksempel 6, som gitt i tabell III, vises
i figurene 7-10. Særlig figur 7 og 8 viser mikrostrukturen (forstørret henholdsvis 50 og 400 ganger) i det ytre materiallaget, og figurene 9 og 10 viser mikrostrukturen (forstør-ret henholdsvis 50 og 400 ganger) i det innvendige materiallaget. I figur 7 kan man se at grafitt er omdannet til en kompakt vermikulær form. Med hensyn til skjervvirknings-egenskapene er den kompakte vermikulære grafitten underlegen sammenlignet med flakgrafitten som stort sett opptrer i van-lig støpejern. Figur 8 viser strukturen i fint fordelt perlitt.
Mekaniske egenskaper i det ytre laget i den ovenfor nevnte sammensatte sylinderforingen vises i tabell IV.
Tabell IV viser at de sammenlignede foringene i eksempel 9 og 10 er spesielt underlegne med hensyn til forlengelses-egenskaper. Det er også tilfelle med de tidligere nevnte eksemplene 4 og 5. Eksempel 9 har en uvanlig stor mengde sementitt og eksempel 10 har en øket mengde med bainitt og martensitt i matrisen.
Versjon C
Versjon C viser eksempler der kulegrafitt-støpestål brukes som materiale i det ytre laget. To-lags sylinderforinger
ble laget på samme måte som i vers jon A.
De kjemiske sammensetningene i det ytre og innvendige laget i sylinderforingen oppsummeres i tabell V. Eksempel 11 og 12 er foringer i henhold til den foreliggende oppfinnelse-Eksempel 13 og 14 er sammenlignede foringer der den kjemiske komponenten i det ytre laget ligger utenfor det spesifiserte området. Særlig inneholder eksempel 13 større mengder med Cr og eksempel 14 inneholder større mengder med Mn og Mi. Fordelingen av hardheten i den sammensatte sylinderforingen med de kjemiske sammensetningene i eksempel 11 og 12 i tabell V er vist i figur 11.
Mekaniske egenskaper i ytre laget i den sammensatte sylinderforingen i eksempel 11 til eksempel 14 er vist i tabell Vi. Tabell V viser at de sammenlignbare foringene i eksempel 13 og 14 er underlegne i forhold til foringene i eksempel 11 og 12, særlig med hensyn til forlengelsesegenskapene. Eksempel 14 har en øket mengde med bainitt og martensitt i matrisen. Det ytre laget i eksempel 14 har derfor stor hardhet, men lav forlengelse, noe som gir sprøtt materiale.
På den annen side har materialet som tradisjonelt brukes i en en-lags sylinderforing strekkfasthet på 18 - 25 kg/mm<2>
og en forlengelse på 0,2 - 0,8%. Derfor er det ytre laget i den foreliggende sammensatte sylinderforingen overlegen i forhold til den ytre delen i den tradisjonelle en-lags syl-inderf oringen med hensyn til fasthet og duktilitet.
Som beskrevet i detalj ovenfor, frembringer den foreliggende oppfinnelse en sammensatt sylinderforing sammensatt av et ytre lag og et innvendig lag. Det er et krav at det ytre laget har høy fasthet og" duktilitet ettersom beskadigelsen av foringen starter i den ytre overflatedelen, mens kravet til det innvendige laget er høy slitasje og fastettings-motstand. Det ytre laget lages av materialer valgt ut fra en gruppe med kulegrafitt-støpejern, sammenpresset vermikulær kulegrafitt-støpejern og kulegrafitt-støpestål, mens det innvendige laget lages av tradisjonelt spesialstøpejern for å oppnå de ønskede egenskapene. Det yrre laget og det innvendige laget smeltes sammen til en to-lags konstruksjon. Dermed har den foreliggende foringen en ønsket fasthet i ytterdelen uten å svekke egenskapene på den innvendige overflaten av foringen.
I sylinderforingen, der det ytre laget er fremstilt av
kompakt vermikulær grafitt-støpejern er sylinderforingens fasthet underlegen i forhold til sylinderforingen, der det ytre laget er fremstilt av kulegrafitt-støpejern eller kulegrafitt-støpestål. På den annen side vil strukturen i den tidligere sylinderforingen være ganske lik strukturen i sylinderforingen med spesialstøpejern (med flakgrafitt) som danner innerlaget. Derfor er det fordelaktig at sylinderforingen, hvilke ytre lag er fremstilt av kompakt vermikulær grafitt støpejern, får lignende egenskaper som enkle tradisjonelle sylinderforinger med hensyn til varmekonduktivitet, varmeutvidelse, spenninger og lignende.
Egenskapene i det innvendige laget, i to-lags sylinderforingen, kan påvirkes av materialet i det ytre laget fordi legeringselementene i det ytre materiallaget lett blir blandet med legeringselementene i det innvendige materiallaget og blir videre diffusert med hverandre. Enda det ikke oppstår noen særskilte problemer ved praktisk bruk av den nevnte sylinderforingen kan et mellomliggende lag føyes inn mellom det ytre og innvendige laget, som vist i figur, slik at det er mindre sjanser for at det indre laget i sylinderforingen skal påvirkes av det ytre laget. Videre kan det frembringes en sylinderforing med forbedrede egenskaper med hensyn til fasthet og varmekonduktivitet i de sammensmeltede lagene.
Det er også å foretrekke at det innbefattes et mellomliggende tilleggslag med hensyn til fastheten i det innvendige lagmaterialet, men det er økonomisk ulønnsomt å ha et slikt mellomliggende tilleggslag. Om det mellomliggende laget eller de mellomliggende tilleggslagene skal tas med eller ikke, bør bestemmes gjennom en vurdering av forskjellige forhold så som det økonomiske eller hvordan forhold foringen skal fungere under.
Det er også ønskelig at materialet i det mellomliggende
laget har en kjemisk sammensetning som er omtrent lik den kjemiske sammensetningen i det innvendige laget ettersom det mellomliggende lagmaterialet også vil være med på å gjøre det innvendige lagmaterialet sterkere.
Det mellomliggende laget bør helst ha en tykkelse i om-
rådet 5-50 mm, som er gitt som en tykkelse på støpeproses-sen og også som tykkelse på den komplette sylinderforingen. Kort forklart ut ifra dette smeltes den innerste delen av det ytre laget (ytre lag er 10 - 30 mm tykt) til det mellomliggende lagmateriale under støpingen. Etterpå smeltes den innerste delen av det mellomliggende laget til det innerste lagmaterialet (innerste lagmateriale er 10 - 30 mm tykt) under støpingen. Det mellomliggende laget har ingen verdi hvis tykkelsen er mindre enn 5 mm. Det er heller ikke nød-vendig med mer enn 50 mm tykkelse på det mellomliggende laget. I det tilfellet der sylinderforingen brukes i skipsforbrenningsmotorer er veggtykkelsen i det mellomliggende laget stort sett begrenset opptil 50 mm tatt i betraktning at maksimum tykkelse på det innvendige laget av foringen er 80 mm. Som nevnt tidligere er det ønskelig at det mellomliggende lagmaterialet har tilnærmet lik kjemisk sammensetning som materialet i det innerste laget, men det mellomliggende laget vil likevel ikke oppnå den samme kjemiske sammensetningen som det innvendige laget, selv om det støpes av det samme materialet, fordi det vil være uunngåelig at legeringselementer fra det ytre laget blander seg med elementer fra det mellomliggende laget.
Brukbart materiale for det mellomliggende laget i den foreliggende sylinderforingen inneholder 2,0 - 4,0% C, 0,8 - 3,0% Si, 0,4 - 1,2% Mn, opptil 0,6% P og opptil 0,1% S, andre uunngåelige forurensninger og resten Fe. I tillegg til de ovenfor nevnte komponentene kan ett eller flere av disse valgte elementene, opptil 2,5% Mi, opptil 1,0% Cr, opptil l,0%Mo, opptil 0,05% Mg, opptil 0,05% sjeldne jordelementer, opptil 0,3% Sn, opptil 1,0% Cu og opptil 0,1% sammensatt mengde Ti, Al og Zr, om lnskelig blandes inn i det nevnte støpejern. Det bemerkelsesverdige ved de kjemiske sammensetningene i dette støpejernet forklares i detalj nedenfor.
C: 2,0 - 4,0%.
Med C-innhold mindre enn 2% vil det ikke være tilstrekkelig grafittasjon i materialet og det gir dårligere egenskaper med hensyn til både varmekonduktivitet og seighet. Når det er mer enn 4% C-innhold vil grafittasjonen bli altfor stor, noe som medfører materialsprøhet.
Si: 0,8 - 3,0%.
Når Si-innholdet er mindre enn 8,0% vil man ikke oppnå tilstrekkelig grafittasjon og materialer vil sannsynligvis få problemer med hensyn til varmekonduktivitet og seighet. Når Si-innholdet blir større enn 3% vil det felles ut en stor mengde ferritt, noe som vil medføre minsket fasthet i materialet. Videre vil Si-innholdet i ferritten, som opptrer som en fast oppløsning, gjøre materialet sprøtt.
Mn: 0,4 - 1,2%.
Mn kombineres med S for å eliminere den ugunstige virkningen av S, for å stabilisere perlitten i matrisen og for å øke f astheten. Man vil ikke få en gunstig effekt hvis Mn-innholdet er under 0,4%, men bruk av mer enn 1,2% Mn vil gjøre materialet sprøtt.
P: opptil 0,6%.
P øker flytbarheten i smeiten, men danner fosfideutektikum
i materialet som gjør materialet sprøtt. Selv om flytbarheten forbedres med økende P-innhold er den øvre grense satt til 0,6%. P-innhold opptil 0,6% betraktes stort sett for åvære et område som er ufarlig for materialet som brukes i det mellomliggende laget.
S: opptil 0,1%.
S danner svovelforbindelser i korngrensene som gjør materialet. Den øvre grense settes til 0,1% fordi 0,1% S ligger innenfor det området som stort sett er ufarlig for materialet som skal anvendes i det mellomliggende laget.
Materialet som er anvendelig i det mellomliggende laget i den sammensatte sylinderforingen inneholder stort sett de forannevnte komponentene, andre vanlige forurensninger og resten Fe.
I tillegg til de ovenfor nevnte komponentene kan følgende komponenter også føyes inn i materialet som danner det mellomliggende laget, slik at materialegenskapene ytterligere kan forbedres.
Ni: opptil 2,5%.
Ni er et effektivt middel for å øke grafittasjonen og forsterke matrisen. Øker mengden over 2,5% vil ikke den gun-stige virkningen øke i forhold til en ytterligere tilsatt mengde Ni. Det vil dessuten også være uøkonomisk. I tillegg vil sannsynligvis herdet eller uomvandlet struktur fremkomme, noe som gjerne gir sprøtt materiale.
Cr: opptil 1,0%.
Krom er nyttig til å forsterke matrisen og stabilisere sementitt. Når innholdet av krom er større enn 1%, vil øket
sementittmengde gjøre materialet sprøtt.
Mo: opptil 1,0%.
Mo opptrer for å forsterke matrisen. Overskrider Mo-innholdet 1% vil virkningen avta og er dessuten økonomisk ufordelaktig. Bruk av mer enn 1% Mo vil gjerne gjøre materialet hardere og sprøere.
Mg: opptil 0,05%.
Det er ikke absolutt nødvendig at materialet i det mellomliggende laget sfæroidiserer grafitt, fordi det mellomliggende lagmaterialet ikke har samme krav til fasthet og duktilitet-egenskaper som det ytre lagmaterialet. Sfærodifisering eller pseudo sfæroidisering av grafitt er selvsagt ønskelig med hensyn til forbedring av egenskaper. I motsatt tilfelle vil Mg påvirke kvaliteten til det innvendige lagmaterialet og medfører sannsynligvis også problemer med hensyn til fasongen på grafitten, seigring eller lignende. På den annen side vil det være uunngåelig at det innvendige lagmaterialet inneholder Mg, ettersom Mg-holdig materiale, så som kulegrafitt-støpejern eller kompakt vermikulær grafitt-støpejern, anvendes i det ytre laget. I betraktning av det som er nevnt ovenfor, settes den øvre Mg-verdien til 0,05%. Man betrakter denne verdien for å ligge i det området som blir betraktet som sikkert med hensyn til ugunstige effekter på grunn av Mg.
Sjeldne jordelementer: opptil 0,05%.
Det er ikke absolutt nødvendig at det mellomliggende lagmaterialet inneholder sjeldne jordelementer, selv om disse elementene stort sett gjør materialet sterkere. Når et materiale som inneholder sjeldne jordelementer velges som materiale i det ytre laget vil det ikke vøre mulig å unngå
at det innvendige laget også inneholder disse elementene.
I betraktning av det ovenfor nevnte settes den øvre grense for sjeldne jordelementer til 0,05%.
Sn: opptil 0,3%.
Når materialet i det ytre laget inneholder Sn vil det
ikke være til å unngå at Sn-innholdet vil blande seg med materialet i det innvendige laget. Følgelig settes den øvre grense til 0,35%'.
Cu: opptil 1,0%.
På samme måte som Sn er Cu-innholdet begrenset opptil 1,0%.
Ti, Al og Zr: en sammensatt mengde opptil 0,1%.
På samme måte som med Sn kan ett eller minst to av disse elementene føyes til det mellomliggende lagmaterialet.
Versjoner av sylinderforingen med tre-lags byggemåte vil beskrives nedenfor.
Versjon D
Versjon D viser eksempler på den sammensatte sylinderforingen med en tre-lags konstruksjon, der et mellomliggende lag er plassert mellom det ytre og innvendige laget. Nevnte sylinderforinger ble fremstilt med sentrifugalstøping under følgende støpeforhold:
Kjemiske sammensetninger av det ytre, det mellomliggende og det innvendige laget i sylinderforingen ifølge foreliggende oppfinnelse er listet opp i tabell VII.
Tre-lags sylinderforinger som angitt i eksemplene 15 - 20
er utmerkede med hensyn til enhetlighetsegenskapene.
Følgelig kan to- eller tre-lags sammensatte sylinderforinger, med stor seighet eller høy fasthet og duktilitet i ytterlag-delene i de nevnte sylinderne, anvendes til formål som krever lange driftstider uten at det oppstår skade eller mulige uhell og som også har stor motstand mot slitasje og fastsetting i den innvendige delen som har glidekontakt med stempelfjærene.
Sylinderforinger kan ifølge foreliggende oppfinnelse lett fremstilles ved å anvende sentrifugalstøping og nevnte foringer kan dermed tilpasses de foreskrevne krav.
Claims (11)
1. Sammensatt sylinderforing med en stor diameter for bruk i forbrenningsmotorer, karakteriseres ved at foringen innbefatter to lag, i et ytre lag, som fremstilles av et materiale med høy fasthet og duktilitet og et innvendig lag som fremstilles av et spesial støpejern med høy slitasje og fastsettingsmotstand, der det ytre laget og det innvendige laget smeltes sammen i grenselinjene mellom de to lagene.
2. Den sammensatte sylinderforing som ifølge krav 1, karakterisert ved at ytterlaget er fremstilt av et kulegrafitt-støpejernmateriale med høy fasthet og duktilitet, og som vesentlig består av 2,8 - 4,0% C,
1,5 - 3,5% Si, 0,2 - 1,0% Mn, opp til 0,3% P, opp til 0,04% S, 0,03 - 0,1% Mg, andre vanlige uunngåelige forurensninger og resten Fe, og med en kulegrafitt- og matrisestruktur som hovedsakelig er sammensatt av perlitt.
3. Den sammensatte sylinderforing ifølge krav 2, karakterisert ved kulegrafitt-støpejern-materiale som videre inneholder ett eller flere elementer fra en valgt gruppe som består av opp til 2,5% Mi, opp til 0,8% Cr, opp til 0,6% Mo, opp til 0,05% sjeldne jordelementer, opp til 0,3% Sn og opp til 1,0% Cu.
4. Den sammensatte sylinderforingen ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytre laget er fremstilt av et kompakt vermikulært grafitt-støpejern-materiale, med høy fasthet og duktilitet, og som består vesentlig av 2,8 - 4,0% C, 1,0 - 3,0% Si, 0,2 - 1,0% Mn, opp til 0,3% P, opp til 0,06% S, 0,01 - 0,05% Mg, andre vanlige uunngåelige forurensninger og resten Fe, og har en kompakt vermikulær grafitt-og matrisestruktur som hovedsakelig er sammensatt av perlitt.
5. Den sammensatte sylinderforingen ifølge krav 4, karakterisert ved at det kompakte vermikulære grafitt-støpejern-materialet består av ett eller flere elementer som er valgt ut fra en gruppe bestående av 2,5%Ni, opp til 0,8% Cr, opp til 0,6% Mo, opp til 0,05% sjeldne jordelementer, opp til 0,03% Sn, opp til 1,0% Cu og opp til 0,1% Ti.
6. Den sammensatte sylinderforingen ifølge krav 1, karakterisert ved at det ytre laget er fremstilt av et kulegrafitt-støpestål-materiale som har høy fasthet og duktilitet, og materialet består vesentlig av 1,0 - 2,0% C, 0,6 - 3,0% Si, 0,2 - 1,0% Mn, opp til 0,1% P, opp til 0,1% S, andre vanlige uunngåelige forurensninger og resten av Fe, og har en kulegrafitt- og matrisestruktur som hovedsakelig er sammensatt av perlitt.
7. Den sammensatte sylinderforingen ifølge krav 6, karakterisert ved at kulegrafitt-støpe-jernmaterialet videre består av ett eller flere elementer som er valgt ut av en gruppe bestående av opp til 2,5% Ni, opp til 1,0% Cr og opp til 1,0% Mo.
8. Den sammensatte sylinderforingen ifølge krav 6 eller 7, karakterisert ved at kulegrafitt-støpestål-materialet ytterligere inneholder ett eller flere elementer som er valgt ut fra en gruppe bestående av Ti,
Al og Zr, som igjen er sammensatt til en mengde opp til 0,1%.
9. Den sammensatte sylinderforingen, karakterisert ved at et mellomliggende lag er føyd inn mellom det ytre og innvendige laget, og det ytre laget, det mellomliggende laget og det innvendige laget smeltes sammen i de tilliggende grenselinjene, og materialet som danner det mellomliggende laget består hovedsakelig av 2' °~ 4,0% C, 0,8 - 3,0% Si, 0,4 - 1,2% Mn, opp til 0,6% P, opp til 0,1% S, andre vanlige uunngåelige forurensninger og resten Fe.
10. Den sammensatte sylinderforingen ifølge krav 9, karakterisert ved at materialet som danner det mellomliggende laget ytterligere inneholder ett eller flere elementer som velges ut fra en gruppe bestående av opp til 2,5% Ni, opp til 1,0% Cr, opp til 1,0% Mo, opp til 0,05% Mg, opp til 0,05% sjeldne jordelementer, opp til 0,3% Sn og opp til 1,0% Cu.
11. Den sammensatte sylinderforingen ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at materialet som danner det mellomliggende laget ytterligere består av ett eller flere elementer som velges ut av en gruppe bestående av Ti, Al og Zr og som igjen er sammensatt <!> til en menqde opp til 0,1%.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13405082A JPS5923844A (ja) | 1982-07-31 | 1982-07-31 | 複合シリンダ−ライナ− |
JP13404982A JPH0235021B2 (ja) | 1982-07-31 | 1982-07-31 | Fukugoshirindaarainaa |
JP14664982A JPS5935650A (ja) | 1982-08-23 | 1982-08-23 | 複合シリンダ−ライナ− |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO832761L true NO832761L (no) | 1984-02-01 |
Family
ID=27316806
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO832761A NO832761L (no) | 1982-07-31 | 1983-07-29 | Sammensatt sylinderforing for bruk i en forbrenningsmotor |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH661476A5 (no) |
DE (1) | DE3327490A1 (no) |
DK (1) | DK162177C (no) |
FR (1) | FR2531140B1 (no) |
NO (1) | NO832761L (no) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10012619A1 (de) * | 2000-03-15 | 2001-09-27 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Stahlkolbenring sowie Verfahren zu seiner Herstellung |
BR0105989B1 (pt) * | 2001-11-27 | 2009-08-11 | ferro fundido grafìtico de alta resistência mecánica. | |
DE10321391B3 (de) * | 2003-05-12 | 2004-10-14 | M. Jürgensen GmbH & Co. KG | Verfahren zum Schleuderguss |
DE102008050152B4 (de) * | 2008-10-01 | 2013-05-23 | Claas Guss Gmbh | Hochfeste, duktile Gusseisenlegierung mit Kugelgraphit sowie Verfahren zu deren Herstellung |
BRPI1103921A2 (pt) | 2011-08-17 | 2013-08-06 | Mahle Metal Leve Sa | camisa de cilindro e liga de ferro fundido |
RU2459005C1 (ru) * | 2011-09-30 | 2012-08-20 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2460821C1 (ru) * | 2011-09-30 | 2012-09-10 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
RU2462531C1 (ru) * | 2011-09-30 | 2012-09-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Чугун |
Family Cites Families (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2771358A (en) * | 1954-07-16 | 1956-11-20 | Int Nickel Co | Machine elements for crushers |
US2895859A (en) * | 1954-08-04 | 1959-07-21 | Renault | Process for the manufacture of piston rings |
DE2428822A1 (de) * | 1974-06-14 | 1976-01-02 | Goetzewerke | Sphaerogusseisenlegierung mit erhoehter verschleissbestaendigkeit |
DE2654474A1 (de) * | 1976-12-01 | 1978-06-08 | Teves Thompson Gmbh | Zylinderlaufbuchse |
SE7711918L (sv) * | 1977-10-24 | 1979-04-25 | Sandvik Ab | For stalverkskokiller avsett gjutjern |
DE2806309A1 (de) * | 1978-02-15 | 1979-08-16 | Ford Werke Ag | Gusseisenwerkstoff, insbesondere fuer brennkraftmaschinenbauteile |
-
1983
- 1983-07-27 CH CH4116/83A patent/CH661476A5/de not_active IP Right Cessation
- 1983-07-28 FR FR8312487A patent/FR2531140B1/fr not_active Expired
- 1983-07-29 NO NO832761A patent/NO832761L/no unknown
- 1983-07-29 DE DE19833327490 patent/DE3327490A1/de active Granted
- 1983-07-29 DK DK348183A patent/DK162177C/da active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DK348183D0 (da) | 1983-07-29 |
FR2531140B1 (fr) | 1988-07-29 |
DK162177B (da) | 1991-09-23 |
DE3327490A1 (de) | 1984-02-09 |
DE3327490C2 (no) | 1989-03-16 |
DK348183A (da) | 1984-02-01 |
DK162177C (da) | 1992-03-02 |
CH661476A5 (de) | 1987-07-31 |
FR2531140A1 (fr) | 1984-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2491363C2 (ru) | Чугунный сплав для головок цилиндров | |
US6702905B1 (en) | Corrosion and wear resistant alloy | |
CN108913985A (zh) | 一种高碳当量高强度灰铸铁及其制备方法 | |
KR102148756B1 (ko) | 내열 구상흑연주철, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 엔진 배기계 | |
JP7369513B2 (ja) | 球状黒鉛鋳鉄合金 | |
CN102392178A (zh) | 球墨铸铁及离心复合铸造轧辊 | |
US3421886A (en) | Cast iron with at least 50% of the graphite in vermicular form and a process for making same | |
JP2943013B2 (ja) | カム・シャフト及びその鋳造方法 | |
BRPI0408346B1 (pt) | liga de ferro fundido cinzento para a produção de peças fundidas de bloco de cilindro e/ou de cabeçote de cilindro de motor. | |
JPS6126754A (ja) | 耐摩耗性に優れる複層シリンダ・ライナ | |
NO832761L (no) | Sammensatt sylinderforing for bruk i en forbrenningsmotor | |
US4153017A (en) | Alloyed chilled iron | |
JPS6036757A (ja) | 複合シリンダ−ライナ− | |
KR20130087213A (ko) | 희토류 원소를 이용한 고강도 편상 흑연 주철 및 그 제조방법 | |
JPS6036645A (ja) | 複合シリンダ−ライナ− | |
US5242510A (en) | Alloyed grey iron having high thermal fatigue resistance and good machinability | |
JPH0235021B2 (ja) | Fukugoshirindaarainaa | |
JP3382326B2 (ja) | 鋳鉄製摺動部材 | |
JPS5923844A (ja) | 複合シリンダ−ライナ− | |
JPH0470384B2 (no) | ||
JPH044374B2 (no) | ||
JP2857568B2 (ja) | 複合シリンダライナー | |
US11566299B2 (en) | Martensitic wear resistant alloy strengthened through aluminum nitrides | |
SU1661238A1 (ru) | Чугун | |
JPH0331545B2 (no) |