Чугун для гильз цилиндров двигателей

(51) 5 С ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЙ АВТОРСКО ВИДЕТЕЛЬСТ ках,.А. Риффель,в, В, А. Миль(54) ЧУГУН ДЛЯТКЛЕЙ 3 БЛИНДРОВ ДВИГ Ф ввод ниобия усилиующее действие таких ром, ванадий, титан,табили тов ка ем ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЦТИЯПРИ ГКНТ СССР(71) Белорусский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРУ 836187, кл. С 22 С 37)10, 1978.Авторское свидетельство СССРУ 1084332, кл. С 22 С 37/1 О, 1982 Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке составов чугуна для деталей двигателей.Цель изобретения - снижение сум-. марного износа в паре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц.Выбор граничных пределов содержания компонентов в чугуне предложенного состава обусловлен следующим.Наличие в составе предлагаемого чугуна фосфора в указанных пределах приводит к формированию в структуре фосфидной эвтектики в виде разорванной сетки.Дополнительньвает с зир ЯО 1560606(5) Изобретение относится к металлургии и может быть использовано припроизводстве двигателей, Цель изобретения - снижение суммарного износа впаре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц. Новый чугун содержит, мас.Е: С 3,1-3,6; 812,0-2,8; Мп 0,6-1,0; Сг Оь 4-Оэ 9; Я 1Ов 1 -0,6; 7 Оу 05-О 2; Сц Оэ 3-1 1 0; Т 10,03-0,1; Ва 0,003-0,01; НЬ 0,02-0,1;Р 0,3-0,3; РЗМ цериевой группы 0,0050,02; Ре остальное, Лополннтельньпввод в состав предложенного чугунаНЬ, Р и Р"М позволяет снизить суммарньп износ в паре с высокопрочным чугуном в присутствии абразивных частиц в 1,24-3,6 раза. 2 табл,а также изменяет морфологию структурно-свободных карбидов и фосфидной эвтектики, играющих важную роль в формировании износостойкой металлической основы,Повьшение концентрации меди впредложенном составе совместно с никелем устраняет неравномерностьойств по сечениям отливки, улучшают прочностные и технологические характеристики чугуна и, прежде всего,его обрабатываемость. Комплексное легирование суммой ннобия, фосфора припредложенной концентрации меди способствует снижению износа контртела(кольца) из высокопрочного чугуна,особенно в присутствии абразивных частиц, При недостаточной твердости ме 1560606таллической матрицы возможно вклинивание в гильзу абразивных частиц, чтоприводит к резкому росту износа кольца эа счет шаржирования. Титан, вана"5дий, марганец и хром, оказывая эффективное влияние на первичную кристаллизацию, эвтектическое и эвтектоидиоепревращение, способствуют получениючугуна с мелкодисперсной перлитнойматрицей и равномерно распределеннымивключениями графита, что в свою очередь обеспечивает снижение склонности сплава к выкрашиэанию структурныхсоставляющих в процессе износа. 5Совместное графитизирующее модифи"цирование предложенного сложнолегированного чугуна барием и РЗИ включаетотбел в тонких сечениях отливок, измельчает эвтектическое зерно и приво" 20дит к более равномерному распределению включений фосфидной эвтектики вметаллической матрице, Как показалиисследования для предложенного комплекснолегированного чугуна ввод одного бария не обеспечивает требуемойграфитизации сплава,Выбранные пределы содержания. углерода (3,1 -3,67), кремния (2,0-2,8%)э предлагаемом сплаве обеспечиваетхорошие литейные и технологическиесвойства.Нижние пределы по углероду и кремнию обусловлены необходимостью исключения структурно-свободного цементита,Превышение верхних пределов концентрации данных элементов приводит кухудшению формы, размеров и распределения графита, Наличиев чугуне марганца ниже 0,6 мас.7 не обеспечиваеттребуемого упрочнения матрицы, а придобавках его свыше 1 мас.% увеличивается склонность сплава к усадочным)явлениям. При концентрации ванадия,ниобияхрома и титана ниже О, 05; 0,02; 450,4 0,03 мас.% соответственно в1структуре чугуна появляется феррит.существенно снижающий твердость сплава, Добавки в сплав этих же элементовэьппе верхних пределов (0,2; 0,1; 0,9и 1 мас,% соответственно) резко ухуд,пают.его обрабатыэаемость и, крометогоприводят к удорожанию отливок,Нижние предель 1 по никело (0,1 мас.7)и меди (0,3 мас%) выбраны исходя изполучения равномерной твердости э се- -чениях отливки, При концентрацияхэтих элементов выше О, 6 и 1 мас,7 соответственно степень их влияния нд перлитизацию сплава незначительна кроме того, это экономически не целесоббразпо. При содержании фосфора 0,.3-0,6 мас.% в структуре образуется равномерно распределенная эвтектика существенно влияющая на характер и величину суммарного износа пары трения, При концентрации фосФора ниже 0,3 мас.% в структуре не образуется разорванная фосфидная сетка. Добавка данного элемента вьппе О, 6 мас.% ох" рупчивают сплав, что приводит к павы" шенному браку по трещинам. Выбранные пределы содержания бария (0,005- 0,07 мас,%) и РЗИ (О, 005-0,02 мас,Е) обеспечивают за счет эФФектиэного графитизирующего модиФицирования искгпочение э тонких сечениях отливокиз предложенного сплава структурносэободного цементита, резко ухудшающего его обрабатыэаемость, Указанныеэлементы благоприятно влияют на Формуи морфологко сложнолегированной фосФидной эвтектики. Оптимальный составпредлагаемого чугуна следующий,.мас,7: углерод 3,4 кремний .2,4, марганец 0,.8; хром 0,6; никель 0,35, ванадий 0,12, медь 0,7; титан 0,06, ба"рий 0,007; ниобий О, 06; фосфор 0,45;РЗМ О, 01 . Механические свойства встандартных образцах предел прочности на разрыв) более 230 МПа, НВ 240270,П р и м е р, Для получения чугунабьли выплавлены три состава предлагаемого чугуна на нижнем, среднем иверхнем пределах, два состава с пределами содержания ннгредиентоэ ниженижнего и выше верхнего пределов, Длясраэнитетьных испытаний былиспользован известный чугун, содержащийингрециенты на среднем пределе,Плавки проэодились э индукционнойпечи с кислой футероэкой. В качестве шихтовых материалов использовались: литейный чугун ЛЗ, стальнойлом, Ферросплавы марганца, кремния,ванадия, титана., хрома, ниобия, Фосфора, гранулированный никель, катодная медь, РЗМ и барийсодержащие лига"туры (типа Фс 65 Ба.10 (1 0% бария) иФСЗОРЗМЗО (30% РЗМ) соответственно),Шихту загружали э печь после расоплавления и перегрева до 1460 С вводили Ферросплавы в требуемь-.х ко.гичествах с учетом степени их усвоения2 2 81 28 52 5156070-802, Перед разливкой жидкий ме"талл обрабатывали РЗМ и барийсодержащей лигатурой (усвоение 70-803), Чугун заливали в разовые песчаные формы. Из полученных заготовок вырезали5образцы наружным диаметром 26 мм ивысотой 1 О мм для испытаний на износ,которые проводили на машине трениятипа МТв условиях .граничной смазки и подачей абразивных частиц (кварцевой пыли) при удельной нагрузке20 %а и скорости скольжения 5 1 ч/с.В качестве контртела применяли высокопрочный чугун ВЧ 50, Время испытанийсоставляло до 25 ч,Химический состав и суммарный износ чугунов приведен в табл. 1 и 2,Как видно иэ табл. 1 и 2, измене.ние пределов содержания углерода,20кремния, хрома, никеля, меди, а такжедополнительное легирование ниобием,фосфором и РЗМ позволяет снизить величину суммарного износа в 1,243,6 раза. 25Формула изобретенияЧугун для гильз цилиндров,двигателей, содержащий углерод, кремний,606 6марганец, хром, никель, ванадий, медь,титан, барий и железо о т л ичающийс я тем, что, с цельюснижения суммарного износа в паре. свысокоомным чугуном в присутствииабразивных частиц, он дополнительносодержит ниобий, фосфор и редкоземельные элементы цериевой группы в следующем соотношении,. мас,7: УглеродКремнийМарганецХром .НикельВанадийМедьТитанБарийНиобийФосфорРедкоземельныеэлементы цериевойгруппы О, 005-0,02 Железо Остальноев качестве примеси чугун содержит серу до 0,123,