SU1763504A1 - Чугун дл гильз цилиндров двигателей - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к составам чугунов, и может быть использовано дл  получени  литых заготовок - гильз цилиндров двигателей . Сущность изобретени : в состав чугуна, содержащего углерод, кремний, марганец, хром, никель, ванадий, медь, титан и железо , дополнительно введен фосфор, кобальт, молибден и РЗМ цериевой групп при следующем соотношении ингредиентов: углерод 3,2-3,6, кремний 1,8-2,4, марганец 0,5-0,9, хром 0,2-0,65, ванадий 0,05-0,12, никель 0,15-0,4, медь 0,46-0,8, титан 0,03-0,08, кобальт 0,03-0,08, молибден 0,03-0,08, фосфор 0,1-0,2, РЗМ цериевой группы 0,01-0,05, железо - ост. Механические свойства в стандартных образцах: предел прочности на разрыв более 240 МПа, твердость 255-290 НВ. Снижаетс  брак по недоливам и неспа м при литье в быстроохлаждаемые литейные формы.

Description

со

с

Изобретение относитс  к литейному производству, а именно к составам чугунов, и может быть использовано дл  получени  литых заготовок - гильз цилиндров двигателей .

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту  вл етс  чугун 1 следующего состава

Углерод2,9-3,5

Кремний1,8-2,6

Марганец0,6-1,0

Хром0,5-1,2

Никель0,1-0,4

Ванадий0,07-0,3

Медь0,1-0,45

Титан0,03-0,08

Барий0,005-0,02

ЖелезоОстальное

Указанный чугун обеспечивает высокую износостойкость в интервале температур 200-700°С, достаточной высокий уровень

механических свойств. Вместе с тем, он не обладает достаточной жидкотекучестью, чтобы обеспечить хорошую заполн емость быстроохлаждаемых литейных форм.

Цель изобретени  - повышение запол- н емости быстроохлаждаемых литейных форм и увеличение механических характеристик .

Указанна  цель достигаетс  тем, что в состав чугуна, содержащий углерод, кремний , марганец, хром, никель, ванадий, медь, титан и железо, дополнительно введен фосфор , кобальт, молибден и РЗМ цериевой группы при следующем соотношении ингредиентов:

Углерод3,2-3,6

Кремний1,8-2,4

Марганец0,5-0,9

Хром0,2-0,65

Ванадий0,05-0,12

Никель0,15-0,4

VJ о со ел о

N

Медь

Титан

Кобальт

Молибден

Фосфор

0,46-0,8

0,03-0,08

0,03-0,08

0,03-0,08

0,1-0,2

РЗМ цериевой группы 0,01-0,05

ЖелезоОстальное

Обоснование пределов содержани  ингредиентов (определены экспериментально ).

Нижние пределы по углероду и кремнию обусловлены необходимостью исключени  структурно-свободного цементита. Превышение верхних пределов (соответственно 3,6 и 2,4%) концентрации данных элементов приводит к ухудшению формы, размеров и распределени  графита.

Наличие в чугуне марганца ниже 0,5% не обеспечивает перлитизацию матрицы и получение высоких механических свойств. Превышение верхнего предела содержани  - 0,9% приводит к по влению в сплаве структурно-свободного цементита и увеличению усадочных дефектов в отливках.

Нижние пределы содержани  хрома, ванади , никел , меди, титана соответственно 0,2%; 0,05; 0,15; 0,46; 40,03%  вл ютс  пороговыми, при которых в структуре отливки гильза с толщиной стенки до 20 мм отсутствует структурно-свободный феррит (его содержание до 2%). Добавки в сплав этих же элементов выше верхних пределов (0,65%; 0,12; 0,4; 0,8; 0,08%), во- первых, значительно удорожает сплав, без существенного приращени  его служебных и механических свойств может привести также к выделению эвтектических карбидов (Сг, V), что вызывает уменьшение жидкотекучести и износостойкости чугуна (выкрашивание карбидов, повышенный износ пары).

Нижние пределы по никелю и меди (0,15% и 0,45%) выбраны, исход  из требовани  обеспечени  равномерной твердости в сечени х отливки. При концентрации этих элементов выше верхнего предела 0,4% и 0,8% соответственно степень их вли ни  на перлитизацию сплава незначительна, кроме того это экономически нецелесообразно . Несколько более высокий уровень содержани  меди в за вл емом составе по сравнению с прототипом объ сн етс  благопри тным вли нием меди на жидкотеку- честь чугуна, причем в конкретном случае высокие скорости охлаждени  в интервале температур кристаллизации (литье в облицованный кокиль) подавл ют возможную ликвацию меди, что могло бы ухудшить механические свойства сплава и повысить износ литой детали.

Кобальт и молибден при их содержании 0,03-0,08% способствуют повышению механических свойств чугуна за счет перлити- зации матрицы, а также выравнивают

5 структуру по сечению отливки. Превышение верхнего предела (0,08%) экономически нецелесообразно и не дает существенного приращени  положительного эффекта.

Фосфор - элемент, существенно повы10 шающий жидкотекучесть чугунов, а следовательно и заполн емость литейной формы. Верхний предел ограничен вследствие недопустимости выделени  фосфидной сетки по границам зерна, что приводит при за15 кладке гильзы к по влению микротрещин и снижению эксплуатационной стойкости гильзы, увеличению пористости чугуна. Нижний предел содержани  этого элемента обеспечивает достижение определенного

0 эффекта в увеличении жидкотекучести.

РЗМ цериевой группы при их остаточном содержании 0,01-0,05% обеспечивают достаточно высокую раскисленность расплава чугуна и степень десульфурации, т.е.

5 рафинирование чугуна от поверхностно-активных примесей - серы и кислорода, при этом наблюдаетс  увеличение заполн емо- сти быстроохлаждаемых литейных форм. Нижний предел содержани  дает опреде0 ленный положительный эффект. Превышение верхнего предела содержани  (0,05%) может привести к обратному результату - снижению жидкотекучести расплава за счет образовани  большого количества неметал5 лических включений с высокой удельной плотностью, кроме того может выделитьс  из расплава эвтектические карбиды, которые снижают износостойкость чугуна и его обрабатываемость, при снижении уровн 

0 механических свойств.

Пример. Дл  сравнительных испытаний были выплавлены три состава предлагаемого чугуна на нижнем, среднем и верхнем пределах, два состава с пределами содер5 жани  игредиентов ниже нижнего и выше верхнего пределов, а также известный чугун среднего состава.

Плавки проводились в индукционной печи с кислой футеровкой емкостью 1 т. В

0 качестве шихтовых материалов использовались; литейный чугун ЛЗ, ферроникель ФН5 (ТУ48-3-59-84) следующего состава: Z Ni+Co 6,0, кобальт не более 0,45%, кремний 0,2%; углерод 0,1%, хром 0,3%, медь

5 0,09, примеси: сера, фосфор, алюминий, ти- тано-медистый чугун, содержащий 1 % титана и 3% меди, а также ферросплавы ванади , титана, хрома, фосфора, гранулированный никель, катодна  медь, РЗМ со- держащие лигатуры ФСЗОРЗМ 30. Шихту

загружали в печь после расплавлени  и перегрева до 1460°С,вводили ферросплавы с целью доводки жидкого чугуна по хим. составу . Перед разливкой жидкий металл обрабатывали РЗМ с учетом коэффициента усвоени  (70-80%). Чугун заливали в технологическую пробу, выполненную в виде сухих песчаных форм - дл  определени  предела прочности на разрыв и твердости испытываемых чугунов и их твердости. Дл  определени  заполн емое™ быстроохлаж- даемых литейных форм проводили заливку металла в облицованные кокили (существующа  технологи  на заводе). Оценочным критерием  вл етс  количество гильз ди- зельных двигателей, забракованных по видам брака, св занным с жидкотекучестью и заполн емостью литейной формы.

Химические составы испытываемых чугунов приведены в табл. 1; механические свойства чугунов и технологические свойства испытываемых чугунов - в табл. 2.

Анализ сравнительных испытаний за вл емых и известного чугуна показывает некоторое увеличение механических свойств при дополнительном вводе в состав кобальта , молибдена и РЗМ, при этом значительно снижаетс  брак лить , св занный с технологическими свойствами чугуна его жидкотекучестью и заполн емостью литейной формы.

Предлагаемый сплав целесообразно использовать дл  изготовлени  гильз цилиндров с последующей закалкой ТВЧ дл  дизельных автотракторных двигателей.

Внедрение чугуна намечено в 1 кв. 1991 г. на Лидском литейно-механическом заводе.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Чугун дл  гильз цилиндров двигателей, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, ванадий, никель, медь, титан и железо , отличающийс  тем, что, с целью повышени  литейных и механических свойств, он дополнительно содержит кобальт , молибден, фосфор и РЗМ цериевой группы при следующем содержании ингредиентов , мае. %:

   евой группы

   3,2-3,6

   1,8-2,4

   0,5-0,9

   0,2-0,65

   0,05-0,12

   0,15-0,4

   0,46-0,8

   0,03-0,08

   0,03-0,08

   0,03-0,08

   0,1-0,2

   0,01-0,05

   Остальное

   Таблица)