RU2448184C2 - Wear-resistant cast iron - Google Patents
Wear-resistant cast iron Download PDFInfo
- Publication number
- RU2448184C2 RU2448184C2 RU2010118927/02A RU2010118927A RU2448184C2 RU 2448184 C2 RU2448184 C2 RU 2448184C2 RU 2010118927/02 A RU2010118927/02 A RU 2010118927/02A RU 2010118927 A RU2010118927 A RU 2010118927A RU 2448184 C2 RU2448184 C2 RU 2448184C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- cast iron
- wear
- iron
- operational
- properties
- Prior art date
Links
Landscapes
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к изысканию низколегированных чугунов, работающих в условиях износа при кавитации, в частности при изготовлении гильз цилиндров, втулок и других деталей двигателей внутреннего сгорания с повышенной эксплуатационной стойкостью.The invention relates to the search for low-alloy cast irons operating under conditions of wear during cavitation, in particular in the manufacture of cylinder liners, bushings and other parts of internal combustion engines with increased operational stability.
Известен низколегированный чугун (а.с. СССР №734308, МПК C22C 37/10, 1980) следующего химического состава, мас.%:Known low-alloyed cast iron (USSR AS No. 734308, IPC C22C 37/10, 1980) of the following chemical composition, wt.%:
Известный чугун имеет низкие механические свойства и высокий износ при кавитации и фреттинг-коррозии. Эксплуатационная стойкость гильз и других деталей при интенсивном изнашивании в условиях кавитации составляет от 50 до 70 часов.Known cast iron has low mechanical properties and high wear during cavitation and fretting corrosion. The operational resistance of sleeves and other parts with intensive wear under cavitation is from 50 to 70 hours.
Известен также износостойкий низколегированный чугун (патент ПНР №102522, МПК C22C 37/08, 1979) содержащий, мас.%:Also known is wear-resistant low-alloy cast iron (patent PNR No. 102522, IPC C22C 37/08, 1979) containing, wt.%:
Этот чугун имеет высокую твердость (до 400 НВ) и низкие пластические свойства. В отливках деталей двигателей из-за высокого содержания хрома в структуре преобладают карбиды цементитного типа, что снижает ударную вязкость и эксплуатационную стойкость при кавитации.This cast iron has high hardness (up to 400 HB) and low plastic properties. Due to the high chromium content in the castings of engine parts, cementite type carbides predominate in the structure, which reduces the toughness and operational resistance during cavitation.
Наиболее близким техническим решением, выбранным в качестве прототипа, является износостойкий чугун (а.с. СССР №926057, МПК C22C 37/10, 1982), содержащий, мас.%:The closest technical solution, selected as a prototype, is wear-resistant cast iron (AS USSR No. 926057, IPC C22C 37/10, 1982), containing, wt.%:
Физико-механические свойства этого чугуна:Physico-mechanical properties of this cast iron:
Недостаток - низкие эксплуатационные свойства в условиях кавитации, сложно-напряженного состояния и износа.The disadvantage is low performance in cavitation, difficult stress state and wear.
Задачей данного технического решения является повышение эксплуатационных свойств.The objective of this technical solution is to increase operational properties.
Поставленная задача решается тем, что чугун, содержащий углерод, кремний, марганец, хром, молибден, медь, никель, алюминий, фосфор, олово, кальций и железо, дополнительно содержит кобальт, карбонитриды титана, ниобий, бор и лантан при следующем соотношении компонентов, мас.%:The problem is solved in that cast iron containing carbon, silicon, manganese, chromium, molybdenum, copper, nickel, aluminum, phosphorus, tin, calcium and iron, additionally contains cobalt, titanium carbonitrides, niobium, boron and lanthanum in the following ratio of components, wt.%:
Проведенный анализ предложенного технического решения показал, что на данный момент не известны технические решения, в которых были бы отражены указанные отличия. Кроме того, указанные признаки являются необходимыми и достаточными для достижения положительного эффекта, указанного в цели изобретения. Это позволяет сделать вывод о том, что данные отличия являются существенными.The analysis of the proposed technical solution showed that at the moment there are no known technical solutions in which these differences would be reflected. In addition, these signs are necessary and sufficient to achieve the positive effect indicated in the purpose of the invention. This allows us to conclude that these differences are significant.
Дополнительное введение кобальта (0,02-0,28 мас.%) и лантана (0,02-0,07 мас.%) обусловлено их высокой химической и модифицирующей активностью в расплавленном металле, способностью упрочнять матрицу, измельчать структуру, улучшать форму графита и повышать механические и эксплуатационные свойства. При этом кобальт в большей степени влияет на упруго-пластические свойства и демпфирующую способность, а лантан упрочняет матрицу, улучшает форму графита, повышает задиростойкость, износостойкость и эксплуатационные свойства. При увеличении их концентрации выше верхних пределов повышаются угар, отбел чугуна, снижается стабильность демпфирующей способности и эксплуатационных свойств. При концентрации кобальта до 0,02 мас.% и лантана до 0,02 мас.% их модифицирующий и стабилизирующий эффекты недостаточны, а механические и эксплуатационные свойства чугуна низкие.The additional introduction of cobalt (0.02-0.28 wt.%) And lanthanum (0.02-0.07 wt.%) Is due to their high chemical and modifying activity in the molten metal, the ability to harden the matrix, grind the structure, improve the shape of graphite and improve mechanical and operational properties. In this case, cobalt to a greater extent affects the elastic-plastic properties and damping ability, and lanthanum strengthens the matrix, improves the shape of graphite, increases the scoring resistance, wear resistance and operational properties. With an increase in their concentration above the upper limits, fumes increase, bleached cast iron, and the stability of damping ability and operational properties decrease. At a concentration of cobalt up to 0.02 wt.% And lanthanum up to 0.02 wt.%, Their modifying and stabilizing effects are insufficient, and the mechanical and operational properties of cast iron are low.
Карбонитриды титана снимают отбел, ускоряют процессы графитизации и бейнитного превращения, измельчают структуру, повышают демпфирующую способность, предел коррозийной усталости и эксплуатационные свойства. При введении их в количестве до 0,02 мас.% измельчение структуры и повышение механических и эксплуатационных свойств незначительно, а при повышении концентрации их более 0,25 мас.% увеличивается количество карбонитридов по границам зерен, снижаются однородность структуры, механические и эксплуатационные свойства.Titanium carbonitrides remove bleaching, accelerate the processes of graphitization and bainitic transformation, grind the structure, increase the damping ability, the limit of corrosion fatigue and operational properties. When they are introduced in an amount up to 0.02 wt.%, The refinement of the structure and increase in mechanical and operational properties are insignificant, and with an increase in their concentration of more than 0.25 wt.%, The amount of carbonitrides along the grain boundaries increases, the uniformity of the structure, and the mechanical and operational properties decrease.
Введения ниобия (0,13-0,30 мас.%) и бора (0,03-0,10 мас.%) обусловлено их высоким микролегирующим влиянием на структуру при стабилизации упруго-пластических и эксплуатационных свойств. Их влияние начинает сказываться с концентрации соответственно 0,13 мас.% и 0,03 мас.%, а при увеличении их содержания более 0,30 мас.% и 0,10 мас.% соответственно возрастает отбел в тонких стенках литых деталей, снижаются механические и эксплуатационные свойства.The introduction of niobium (0.13-0.30 wt.%) And boron (0.03-0.10 wt.%) Is due to their high microalloying effect on the structure while stabilizing the elastic-plastic and operational properties. Their effect begins to affect with a concentration of 0.13 wt.% And 0.03 wt.%, Respectively, and with an increase in their content of more than 0.30 wt.% And 0.10 wt.%, The whitening in the thin walls of cast parts increases, decrease mechanical and operational properties.
Кальций вводят как эффективный модификатор, очищающий границы зерен от неметаллических включений и повышающий стабильность структуры и эксплуатационных свойств. Верхний предел концентрации кальция обусловлен ограниченной растворимостью его в перлите, а при концентрации его до 0,02 мас.% модифицирующий эффект недостаточен.Calcium is introduced as an effective modifier that cleans grain boundaries from non-metallic inclusions and increases the stability of the structure and operational properties. The upper limit of calcium concentration is due to its limited solubility in perlite, and at a concentration of up to 0.02 wt.% The modifying effect is insufficient.
Введение в чугун (0,3-0,7 мас.%) хрома и (0,002-0,015 мас.%) олова микролегирует и упрочняет структуру, улучшает распределение графита и неметаллических включений, повышает плотность чугуна, сопротивляемость износу и воздействию кавитации, что повышает эксплуатационные свойства. Микролегирующее влияние начинает сказываться с концентрации 0,3 мас.% хрома и 0,002 мас.% олова. При увеличении их содержания выше верхних пределов увеличивается отбел, снижаются упруго-пластические и эксплуатационные свойства.The introduction of chromium (0.3-0.7 wt.%) Chromium and (0.002-0.015 wt.%) Tin microalloys and strengthens the structure, improves the distribution of graphite and nonmetallic inclusions, increases the density of cast iron, resistance to wear and cavitation, which increases operational properties. Microalloying effect begins to affect with a concentration of 0.3 wt.% Chromium and 0.002 wt.% Tin. With an increase in their content above the upper limits, the bleach increases, and the elastic-plastic and operational properties decrease.
Содержание основных компонентов (углерод 2,8-3,3 мас.%, кремний 2,4-2,8 мас.% и марганец 0,8-1,5 мас.%) определены экспериментально с учетом практики производства износостойких чугунов для деталей двигателей с повышенными характеристиками кавитационной стойкости и демпфирующей способности. Увеличение содержания их выше верхних пределов снижает однородность структуры, предел коррозионной усталости, стабильность механических и эксплуатационных свойств. При их концентрации менее нижних пределов ухудшается процесс графитации и снижаются характеристики демпфирующей способности, пластических и эксплуатационных свойств. При уменьшении содержания углерода менее 2,8 мас.% и кремния менее 2,4 мас.% и увеличения концентрации марганца более 1,5 мас.% и хрома более 0,7 мас.% значительно увеличивается отбел, в структуре выделяются участки цементита при литье в кокиль и снижаются механические и эксплуатационные свойства, стабильность структуры и свойств.The content of the main components (carbon 2.8-3.3 wt.%, Silicon 2.4-2.8 wt.% And manganese 0.8-1.5 wt.%) Were determined experimentally taking into account the practice of manufacturing wear-resistant cast irons for parts engines with enhanced characteristics of cavitation resistance and damping ability. An increase in their content above the upper limits reduces the uniformity of the structure, the limit of corrosion fatigue, and the stability of mechanical and operational properties. When their concentration is less than the lower limits, the graphitization process worsens and the characteristics of damping ability, plastic and operational properties decrease. With a decrease in carbon content of less than 2.8 wt.% And silicon less than 2.4 wt.% And an increase in the concentration of manganese more than 1.5 wt.% And chromium more than 0.7 wt.%, The whitening increases significantly, in the structure are cementite die casting and mechanical and operational properties, stability of structure and properties are reduced.
Содержание фосфора в составе чугуна снижено до 0,02-0,07 мас.%, так как при более высоких концентрациях он снижает стабильность структуры и демпфирующую способность, предел выносливости при изгибе и пластические свойства.The phosphorus content in the composition of cast iron is reduced to 0.02-0.07 wt.%, Because at higher concentrations it reduces the stability of the structure and damping ability, tensile strength in bending and plastic properties.
Молибден (0,2-0,8 мас.%), медь (0,2-0,8 мас.%) и никель (0,6-1,3 мас.%) упрочняют металлическую основу и повышают механические свойства, кавитационно-эксплуатационную стойкость, ускоряют бейнитное превращение. Увеличение содержания этих легирующих компонентов выше верхних пределов снижает однородность структуры, ударную вязкость и эксплуатационную стойкость. При концентрации их менее нижних пределов упрочнение металлической основы, износостойкость и эксплуатационные свойства недостаточны.Molybdenum (0.2-0.8 wt.%), Copper (0.2-0.8 wt.%) And nickel (0.6-1.3 wt.%) Strengthen the metal base and increase the mechanical properties, cavitation - operational stability, accelerate bainitic transformation. The increase in the content of these alloying components above the upper limits reduces the uniformity of the structure, toughness and service life. When their concentration is lower than the lower limits, hardening of the metal base, wear resistance and operational properties are insufficient.
Введение в расплав алюминия (0,6-1,4 мас.%) основано на его высоком сродстве к кислороду и сере, эффективном микролегирующем влиянии, стабилизирующем значения предела коррозийной усталости, физико-механических и эксплуатационных свойств. Его нижний предел (0,6 мас.%) обусловлен заметным повышением стабильности структуры, механических и эксплуатационных свойств, начиная с этой концентрации. При увеличении концентрации алюминия более 1,4 мас.% увеличивается содержание неметаллических включений в структуре и снижаются пластические и эксплуатационные свойства.The introduction of aluminum into the melt (0.6-1.4 wt.%) Is based on its high affinity for oxygen and sulfur, an effective microalloying effect, stabilizing the values of the corrosion fatigue limit, physicomechanical and operational properties. Its lower limit (0.6 wt.%) Is due to a marked increase in the stability of the structure, mechanical and operational properties, starting from this concentration. With an increase in aluminum concentration of more than 1.4 wt.%, The content of non-metallic inclusions in the structure increases and the plastic and operational properties decrease.
Чугун выплавляют в открытых индукционных печах. В качестве шихтовых материалов используют стальной лом, бой электродов, стружку, литейные и передельные чугуны, брикеты феррониобия, кобальт К2 (ГОСТ 123-87), брикеты карбонитридов титана, ферробор и другие ферросплавы, микролегирующие и модифицирующие присадки. Ферромолибден, кобальт, никель, ферробор, феррониобий и феррохром вводит в электропечь, а измельченные присадки карбонитридов титана, лантана, силикокальция, олова и других модифицирующих добавок в виде спрессованных экзотермических таблеток диаметром 50 мм и высотой 50 мм на основе алюминия и оксидов железа вводят в ковше при выпуске чугуна с температурой 1460-1480°С. Заливку литейных форм производят при температуре чугуна 1400-1430°С.Cast iron is smelted in open induction furnaces. As charge materials, steel scrap, electrode breakdown, shavings, foundry and pig iron, briquettes of ferroniobium, cobalt K2 (GOST 123-87), briquettes of titanium carbonitrides, ferroboron and other ferroalloys, microalloying and modifying additives are used. Ferromolybdenum, cobalt, nickel, ferroboron, ferroniobium and ferrochrome are introduced into the electric furnace, and the crushed additives of titanium, lanthanum, silicocalcium, tin and other modifying additives in the form of pressed exothermic tablets with a diameter of 50 mm and a height of 50 mm based on aluminum and iron oxides are introduced into ladle for the production of cast iron with a temperature of 1460-1480 ° C. Casting molds are cast at a cast iron temperature of 1400-1430 ° C.
В таблице 1 приведены химические составы чугунов опытных плавок. Отливки втулок цилиндров производят способом литья в кокиль, технологические пробы и образцы для механических испытаний в песчаные литейные формы. Отливки и образцы подвергают термической обработке - изотермической выдержке при температуре 350-410°C.Table 1 shows the chemical compositions of cast irons of experimental swimming trunks. Castings of cylinder sleeves are produced by the method of casting in a chill mold, technological samples and samples for mechanical testing in sand casting molds. Castings and samples are subjected to heat treatment - isothermal aging at a temperature of 350-410 ° C.
В таблице 2 приведены механические и эксплуатационные свойства чугунов опытных плавок (составы 2, 3 и 4 - предложенный износостойкий чугун).Table 2 shows the mechanical and operational properties of the cast iron of experimental melts (compositions 2, 3 and 4 - the proposed wear-resistant cast iron).
Предел прочности при изгибе, ударную вязкость и предел коррозионной усталости определяют по стандартным методикам на образцах, вырезанных из пробных отливок согласно ГОСТ 7293-85, а эксплуатационную стойкость при кавитации и износостойкость - на деталях и образцах, отлитых в кокиль, с использованием специальных стендов. Величину отбела определяют на клиновых пробах. Механические и эксплуатационные свойства определяют после термической обработки стандартных образцов и отливок двигателей. Ударная вязкость определена на образцах 10×10×55 мм с полукруглым надрезом.The bending strength, toughness and corrosion fatigue limit are determined according to standard methods on samples cut from test castings according to GOST 7293-85, and the operational resistance to cavitation and wear resistance on parts and specimens cast in a chill mold using special stands. The amount of bleach is determined on wedge samples. The mechanical and operational properties are determined after heat treatment of standard samples and engine castings. Impact strength was determined on samples of 10 × 10 × 55 mm with a semicircular notch.
Как видно из таблицы 2, предлагаемый чугун обладает более высокими показателями ударной вязкости, эксплуатационной стойкости при кавитации, износостойкости и коррозионной стойкости, чем известный.As can be seen from table 2, the proposed cast iron has a higher impact strength, operational resistance to cavitation, wear resistance and corrosion resistance than known.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010118927/02A RU2448184C2 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Wear-resistant cast iron |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2010118927/02A RU2448184C2 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Wear-resistant cast iron |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2010118927A RU2010118927A (en) | 2011-11-20 |
RU2448184C2 true RU2448184C2 (en) | 2012-04-20 |
Family
ID=45316359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2010118927/02A RU2448184C2 (en) | 2010-05-11 | 2010-05-11 | Wear-resistant cast iron |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2448184C2 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106609334A (en) * | 2017-03-16 | 2017-05-03 | 石家庄铁道大学 | Ultra-high chromium cast iron and preparation method |
RU2624539C1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-07-04 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Wear-resistanting alloy on base of iron |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106591695A (en) * | 2017-01-04 | 2017-04-26 | 中北大学 | High strength and tenacity ferrite base vermicular graphite cast iron material and preparing method thereof |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU926057A1 (en) * | 1980-07-22 | 1982-05-07 | Днепропетровский Тепловозоремонтный Завод | Cast iron composition |
US4435226A (en) * | 1981-12-01 | 1984-03-06 | Goetze Ag | Wear resistant cast iron alloy with spheroidal graphite separation and manufacturing method therefor |
SU1705396A1 (en) * | 1990-03-19 | 1992-01-15 | Всесоюзный Заочный Политехнический Институт | Cast iron |
SU1740479A1 (en) * | 1990-07-02 | 1992-06-15 | Гомельский Литейный Завод "Центролит" | Cast iron |
EP2166119A1 (en) * | 2007-06-26 | 2010-03-24 | Incorporated National University Iwate University | Flaky graphite cast iron, and method for production thereof |
-
2010
- 2010-05-11 RU RU2010118927/02A patent/RU2448184C2/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU926057A1 (en) * | 1980-07-22 | 1982-05-07 | Днепропетровский Тепловозоремонтный Завод | Cast iron composition |
US4435226A (en) * | 1981-12-01 | 1984-03-06 | Goetze Ag | Wear resistant cast iron alloy with spheroidal graphite separation and manufacturing method therefor |
SU1705396A1 (en) * | 1990-03-19 | 1992-01-15 | Всесоюзный Заочный Политехнический Институт | Cast iron |
SU1740479A1 (en) * | 1990-07-02 | 1992-06-15 | Гомельский Литейный Завод "Центролит" | Cast iron |
EP2166119A1 (en) * | 2007-06-26 | 2010-03-24 | Incorporated National University Iwate University | Flaky graphite cast iron, and method for production thereof |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2624539C1 (en) * | 2016-09-12 | 2017-07-04 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Wear-resistanting alloy on base of iron |
CN106609334A (en) * | 2017-03-16 | 2017-05-03 | 石家庄铁道大学 | Ultra-high chromium cast iron and preparation method |
CN106609334B (en) * | 2017-03-16 | 2018-05-08 | 石家庄铁道大学 | A kind of superelevation chrome cast iron and preparation method thereof |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU2010118927A (en) | 2011-11-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1606427B1 (en) | Grey cast iron for engine cylinder block and cylinder head | |
CN108359886B (en) | A wear-resistant gray cast iron material and its casting process | |
CN1924070A (en) | Casting high boron abrasion-proof stainless steel containing high hardness boride and preparation method thereof | |
EP2471960B1 (en) | Method for manufacturing a cast iron part and cast iron part thus obtained | |
CN110295312A (en) | A kind of low-temperature ball spheroidal graphite cast iron and its production technology and application | |
CN1718829A (en) | Martensite wear resistant cast steel with film austenic toughened and its manufacturing method | |
CN1775983A (en) | High-strength cast air-cooled bainite wear-resistant steel and preparation method thereof | |
KR101822201B1 (en) | High strength flake graphite iron using rare earth element and preparation method thereof | |
RU2448184C2 (en) | Wear-resistant cast iron | |
CN1261607C (en) | Strong and tough high-silicon cast steel and its manufacturing method | |
CN1317417C (en) | Alloy gray iron material for vehicle covering mould and its preparation method | |
RU2337996C1 (en) | High-strength antifrictional cast iron | |
RU2513363C1 (en) | High-strength antifriction iron | |
CN113897539B (en) | Preparation method of double high carbon phase MoCr gray cast iron automobile covering part drawing die | |
CN106521294B (en) | A kind of preparation method of Si-Mn alloyings abrasion resistant cast steel | |
RU2611624C1 (en) | High-strength alloyed antifriction cast iron | |
SU1724716A1 (en) | Cast iron for metallic forms | |
CN104651721B (en) | Alloy steel for bucket teeth and preparation method of bucket teeth | |
RU2581542C1 (en) | High-strength antifriction iron | |
RU2409689C1 (en) | Grey bearing cast iron | |
RU2615409C2 (en) | High-strength antifriction cast iron | |
RU2449041C1 (en) | Gray cast iron for metallic casting equipment | |
SU1749294A1 (en) | High strength cast iron | |
SU1705396A1 (en) | Cast iron | |
RU2352675C1 (en) | High-duty bearing cast iron |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150512 |