Чугун для гильз цилиндров Советский патент 1990 года по МПК C22C37/00 

ч

Изобретение относится к металлургии, а именно к изысканию химического состава серого чугуна для гильз цилиндров, подвергающихся закалке с нагревом ТВЧ, для повышения износостойкости поверхностного слоя, кроме того связана с необходимостью исключения из его состава дефицитных легирующих элементов и экономией материальных ресурсов. Цель изобретения - повышение износостойкости гильз при трении без смазки, прокаливаемости, снижение времени нагрева под закалку. Чугун содержит, мас.%: C 3,0-3,6

SI 1,7-2,0

MN 2,1-2,3

TI 0,03-0,08

CU 0,4-0,6 и FE остальное.

Изобретение относится к металлургии, в частности к разработке состава чугуна для гильз цилиндров двигателей внутреннего сгорания.

Цель изобретения - повышение износостойкости гильз при трении без смазки, прокаливаемости.

Чугуны с содержанием марганца 2.2 - 2.3 мас.% имеют комплекс свойств, необходимых для закаливаемых гильз цилиндров. Гильзы, полученные из предлагаемого чугуна, имеют повышенную износостойкость, в условиях масляного голодания в районе мертвойУочки - зоне максимального износа (ВМТ), благодаря наличию структуры, обеспечивающей лучшее сопряжение металлической основы с окисной пленкой; а также прокаливаемость и пониженный уровень деформаций после термообработки. Применение предлагаемого чугуна позволяет снизить Время закалки ТВЧ. уменьшить

расходы на изготовление гильз, экономить остродефицитные легирующие элементы. Содержание марганца менее 2.1% приводит к снижению прокаливаемости и износостойкости чугуна по сравнению с предлагаемым. При содержании ма 5ганца в чугуне более 2.3% прокаливаемость и износостойкость существенно не изменяются, в то время как обрабатываемость чугуна резко ухудшается.

Содержание меди повышено по сравнению с известным чугуном до 0.6%. так как в отличие от всех других элементов, входящих в чугун, медь ускоряет первую стадию графитизации и тормозит вторую и, следовательно, при относительно низком содержании углерода и кремния и повышенном содержании марганца способствует как уменьшению отбела в литье, так и торможению графитизации при нагреве под закалку. Увеличение соО

о

сх

держания меди (более 0,6%) нецелесообразно из-за ее дефицитности.

Для исследования свойств предлагаемого чугуна изготовляют опытные партии гильз из чугунов, данные по химическому составу которых приведены в табл.1.

Плавку чугунов осуществляют в индукционной печи с последующим модифицированием расплава в разливочном ковше, марганец вводят в составе ферромарганца. Отливку гильз проводят центробежным способом в песчаных корках.

Гильзы, изготовленные из указанных чугунов, подвергают поверхностной закалке ТВЧ с последующим отпуском для получения закаленного слоя глубиной 1,5- 2,5 мм и твердостью ННСз, равной 42 - 45. Мощность установки ТВЧ 280 кВт. коэффициент спроса генератора установки ТВЧ 0,8; коэффициент использования мощности 0.8.

После термической обработки определяют твердость поверхности гильз, их абразивную износостойкость и износостойкость в условиях сухого трения в паре с хромированным кольцом.

В табл.2 приведены результаты испытаний чугунов, полученные при оптимальном (по износостойкости) для каждой плавки режиме закалки.

Как видно из табл.2, величины, характеризующие износостойкость, прокаливаемость, превышают аналогичные характеристики у

известных чугунов при одновременном уменьшении затрат на производство чугуна за счет экономии легирующих элементов, на изготовление деталей за счет экономии

электроэнергии, воды.

Виды материальных затрат на изготовление 1 гильзы цилиндра даны в табл.3.

Экономическая эффективность применения предлагаемого чугуна по сравнению

с известным достигается за счет достижения себестоимости литья, уменьшения -затрат на термическую обработку и может быть повышена за счет экономии режущего инструмента, снижения металлоемкости отливок, а в сфере эксплуатации экономическая эффективность достигается благодаря повышению иэносостойкости гильз цилиндров и поршневых колец.

Формулаизобретения

Чугун для гильз цилиндров, содержащий углерод, кремний, марганец, титан, медь и железо, отличающийся тем, что, с целью повышения износостойкости гильз при трении без смазки, прокаливае- мости, он содержит компоненты в следующем соотношении, мае, %:

Углерод3,0 - 3,6

Кремний1,7-2,0

. Марганец2,1 -2,3

Титан0,03-0,08

Медь0,4 - 0,6

Железо. Остальное

Таблица 1

Виды затрат

известного

Электроэнергия, квт ч/руб Охлаждающая вода, Режущий инструмент Общие затраты на термообработку и исправление геометрииОтливка гильзы , кг/руб

Расход режущего инструмента на операцию развертывания зенкерования закаленного зеркала гильзы.

Вес отливки и ее стоимость принималась с учетом уменьше ния литейного припуска и снижения стоимости металла.

Таблица 2

Таблица 3

Показатели для чугуна

предлагаемого

2,32 / 0,06 0,013 / 0,002

0,086 15,6/3,11

0,062 14,1 /2,78