Чугун для гильз цилиндров двигателей

)э С 22 С 37/06 ИЗ Е РЕ Н Я ЕЛЬСТ К АВТОРСКОМУ СВ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Белорусский политехнический институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 707987, кл. С 22 С 37/08, 1977.Авторское свидетельство СССРМ 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 жидко- текучести, 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(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 ь: С 3,1- 3,6; 31 2 - 2,8; Мп 0,6-1; Сг 0,1-0,38; й 3 0,1 - 0,6; Ч 0,05 - 0,2; Со 0,3 - 1, Т 0,03 - 0,1; Ва 0,003 - 0,01; МЬ 0,02 - 0,1; Р 0,61 - 0,9; РЗМ 0,005-0,02; Ее 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 эвтек- С 7 тическое зерно и приводит к более равно- С мерному распределению включений Ц фосфидной эвтектики в металлической матрице. ОВыбранные пределы содержания углерода(3,3 - 3,6), кремния (2,0-2,8 в пред Р лагаемом 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 чугуне10 15 20 30 35 40 45 50 УглеродКремнийМарганецХромНикельВанадий 55 3,1-3,62,0-2,80,6-1,00,1 - 0,380,1-0,60,05 - 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 ухудшаю- щего 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; РЗМ 0,01. Механические свойства в стандартных образцах (предел прочности на разрыв) более 230 МПа, НВ 240-290, жидкотекучесть 560-610 мм,П р и м е р. 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, РЗМ и барийсодержащие лигатуры типа ФС 65 Ба 10 (10% бария) и Ф СЗОР 3 МЗО (30% Р 3 М) 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 70- 80%). 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 МТв 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 контр- тела применяют высокопрочный чугун ВЧ 50, 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 ющ и й с я тем, что, с целью улучшения жидкотекучести, снижения себестоимости при сохранении уровня износостойкости и механических свойств, он содержит компоненты в следующем соотношении, мас,%:. Кучерява Заказ 1822 Тираж 395 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 ственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 ои МедьТитанБарийНиобий 0,3-1,0 0,03 - 0,1 0,003 - 0,01 0,02-0,10