BRPI0716492B1 - material de aço altamente silicioferroso - Google Patents
material de aço altamente silicioferroso Download PDFInfo
- Publication number
- BRPI0716492B1 BRPI0716492B1 BRPI0716492A BRPI0716492A BRPI0716492B1 BR PI0716492 B1 BRPI0716492 B1 BR PI0716492B1 BR PI0716492 A BRPI0716492 A BR PI0716492A BR PI0716492 A BRPI0716492 A BR PI0716492A BR PI0716492 B1 BRPI0716492 B1 BR PI0716492B1
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- steel material
- piston rings
- weight
- ferrous steel
- highly silicon
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 59
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 title claims description 48
- 239000010959 steel Substances 0.000 title claims description 48
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 7
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 5
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 5
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002910 rare earth metals Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052787 antimony Inorganic materials 0.000 claims description 2
- WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N antimony atom Chemical compound [Sb] WATWJIUSRGPENY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 2
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052714 tellurium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N tellurium atom Chemical compound [Te] PORWMNRCUJJQNO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims 1
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 9
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 9
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 9
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 206010017076 Fracture Diseases 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 4
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 3
- -1 for example Substances 0.000 description 3
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 3
- 208000010392 Bone Fractures Diseases 0.000 description 2
- 229910000676 Si alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 2
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 2
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 2
- 229910000599 Cr alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000010953 base metal Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009750 centrifugal casting Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000788 chromium alloy Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000000356 contaminant Substances 0.000 description 1
- 238000009749 continuous casting Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910000734 martensite Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 1
- 238000010309 melting process Methods 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 238000010791 quenching Methods 0.000 description 1
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000007711 solidification Methods 0.000 description 1
- 230000008023 solidification Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
- C22C38/08—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing nickel
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
- C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
- C21D1/25—Hardening, combined with annealing between 300 degrees Celsius and 600 degrees Celsius, i.e. heat refining ("Vergüten")
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
- C21D5/00—Heat treatments of cast-iron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
- Heat Treatment Of Articles (AREA)
Description
(54) Título: MATERIAL DE AÇO ALTAMENTE SILICIOFERROSO (51) Int.CI.: C22C 37/00; C22C 38/02 (30) Prioridade Unionista: 17/08/2006 DE 102006038670.1 (73) Titular(es): FEDERAL-MOGUL BURSCHEID GMBH (72) Inventor(es): LASZLO PELSOECZY (85) Data do Início da Fase Nacional: 09/02/2009
1/12 “MATERIAL DE AÇO ALTAMENTE SILICIOFERROSO”
RELATÓRIO DESCRITIVO
1. A presente invenção relaciona-se com um material de aço fundido de liga de silício que é , com maior preferência, apropriado para anéis de pistão e revestimentos de cilindro. A invenção relaciona-se, além disso, com anéis de pistão e revestimentos de cilindro que compreendem esse material de aço como fundição. A invenção relaciona-se, além disso, com um método de fabrico de um material de aço de liga de silício.
2. Os anéis de pistão lacram o intervalo que existe entre a cabeça do pistão e a parede do cilindro contra a câmara de combustão. Durante o movimento do pistão para cima e para baixo, o anel de pistão, por um lado, desliza com a sua face circunferencial exterior em contato continuamente resiliente contra a parede de cilindro, por outro lado o anel de pistão, devido aos movimentos de desvio do pistão, desliza em sua fenda de anel de pistão de uma maneira oscilante, em que os seus flancos alternadamente contatam o flanco de fenda superior ou inferior da ranhura do anel de pistão. Com os companheiros deslizantes, cada um dos quais se desloca contra o outro, ocorre desgaste mais ou menos severo como função do material, cujo desgaste após operação a seco pode conduzir às assim chamadas retenções, estrias e finalmente destruição do motor. A fim de melhorar o comportamento de deslizamento e desgaste dos anéis de pistão em relação à parede do cilindro, o último foi provido de revestimentos de vários materiais sobre a sua superfície circunferencial.
3. Para fabricar partes de motores de combustão interna sujeitos a cargas altas tais como, por exemplo, anéis de pistão, são mais usados materiais de ferro fundido ou ligas de ferro fundido. Em motores sujeitos a cargas elevadas, os anéis de pistão, com maior preferência, anéis de compressão, são sujeitos a cargas crescentes entre esta pressão de pico de compressão, temperatura de combustão, EGR, redução
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 4/22
2/12 de filme de lubrificação que influencia decisivamente as suas características operacionais tais como desgaste, resistência à explosão, microssolda e resistência à corrosão.
4. Por exemplo, DE 3717297 descreve um anel de pistão de ferro fundido como material exclusivo com ferro fundido solidificado branco apenas numa região em sua superfície circunferencial exterior causada através da exposição do material de ferro fundido a radiação de elevada densidade de energia e com região intermediária termicamente carregada formada entre o metal de base de ferro fundido e a região solidificada branca.
5. A EP 0821 073 descreve uma liga de ferro fundido com estrutura perlítica e precipitações de grafita esférica e vermicular que, em razão dos valores de resistência, que também são resistentes a temperaturas altas, pode ser usada com maior preferência para aplicações em anéis de pistão.
6. Os materiais de ferro fundido de acordo com a técnica anterior, porém, têm um alto risco de fratura de forma que, quando se usa materiais correntes ocorrem frequentemente fraturas de anel. Cargas mecânico-dinâmicas aumentadas resultam em menores períodos de vida dos anéis de pistão ou revestimentos de cilindro. Ocorre igualmente desgaste intensivo e corrosão sobre a superfície de deslocamento e o flanco.
7. Pressões de ignição mais elevadas, emissões reduzidas, assim como também injeção direta de combustível significam cargas crescentes para os anéis de pistão. A consequência são danos e formação de placas do material de pistão principalmente sobre o flanco do anel de pistão inferior.
8. Em razão das cargas mecânicas e dinâmicas mais elevadas dos anéis de pistão sempre mais fabricantes de motores exigem anéis de pistão de aço de alta qualidade (temperados e de ligas altas tais como, por exemplo, material 1.4112). Os materiais de ferro com menos do que 2,08% em peso de carbono são designados como aço. Se o conteúdo de
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 5/22
3/12 carbono for mais alto, é chamado de ferro fundido. Os materiais de aço têm melhores propriedades de resistência e dureza visto que não existe nenhuma interferência através da grafita livre na estrutura básica.
9. Os aços martensíticos de ligas de alto cromo são principalmente usados para a produção de anéis de pistão de aço. Todavia, o uso destes aços tem a desvantagem de que os custos de fabrico comparados com componentes de ferro fundido são significativamente mais elevados. Visto que o aço é comprado como cabo (material analiticamente definido) a partir de fornecedores externos com despesas relativamente grandes, menor valor agregado é alcançado.
10. Os anéis de pistão de aço são fabricados a partir de cabos de perfil. O cabo de perfil fornecido é enrolado em bobinas, cortado aberto e puxado sobre um mandril “não redondo”. Neste mandril, o anel de pistão recebe o seu formato pretendido fora do redondo através de um processo de tratamento térmico, como resultado do que as forças tangenciais exigidas são configuradas. Uma desvantagem adicional do fabrico de anéis de pistão de aço é, a partir de um certo diâmetro, o fabrico do anel (enrolamento) a partir de cabo de aço não é mais possível. Em contraste, os anéis de pistão de ferro fundido já são fundidos fora do redondo de maneira que eles têm um formato ideal desde o início.
11. Vantagens adicionais deste método de fabrico de anéis de pistão de aço são a dependência dos fornecedores (visto são apenas alguns) e a inflexibilidade em termos de mudanças de material e composição química.
12. O ferro fundido tem uma temperatura de fusão substancialmente inferior à do aço. Dependendo da composição química, a diferença pode montar a tanto quanto 350°C. O ferro fundido é, deste modo, mais fácil de fundir e conformar visto uma temperatura de fusão mais baixa significa uma temperatura de conformação mais baixa e, deste modo, menos contração devido ao arrefecimento, como resultado do que o material fundido compreende menos orifícios de queima assim como
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 6/22
4/12 também calor e fraturas (cracks) a frio. Uma temperatura de fundição mais baixa resulta, além disso, em menos carga sobre o material do molde (erosão, porosidades do gás, inclusões de areia) e o forno, assim como também custos de fundição mais baixos.
13. O objetivo da presente invenção, portanto, é tornar disponível um material de aço que, por ser fabricado por fundição por gravidade, excede as propriedades do ferro fundido temperado com grafita esférica em pelo menos um dos seguintes pontos:
14. Propriedades mecânicas tais como o módulo de elasticidade, resistência ao encurvamento.
15. - Resistência a fraturas
16. - Resistência à fadiga
17. - Desgaste dos flancos
18. - Desgaste sobre a superfície de deslocamento.
19. Além disso, o material de aço deve ser apropriado para o fabrico a custo efetivo com as técnicas que são também empregadas para o fabrico de ferro fundido.
20. De acordo com a invenção, o objetivo é resolvido através de um material de ferro fundido de acordo com a Reivindicação 1, um anel de pistão de acordo com a Reivindicação 5, um revestimento de cilindro de acordo com a Reivindicação 7 e um método de acordo com a Reivindicação 9. As modalidades vantajosas da invenção estão contidas nas subreivindicações.
21. A temperatura de fusão do material de ferro não só depende do seu conteúdo de carbono, mas também do “grau de saturação”. Aplicase a fórmula simplificada:
Se=C/(4.26-1/3(Si+P)
22. Quanto mais próximo de 1 estiver o grau de saturação, tanto mais baixa é a temperatura de fusão. Com o ferro fundido, o alvo é principalmente um grau de saturação de 1,0, quando o ferro fundido tiver uma temperatura de fusão de 1.150°C. O grau de saturação de
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 7/22
5/12 aço é de aproximadamente 0,18 dependendo da composição química. O aço eutético tem uma temperatura de fusão de 1.500°C.
23. O grau de saturação pode ser significativamente influenciado pelo teor de Si e/ou P. Por exemplo, um conteúdo de silício que seja mais alto em aproximadamente 3% em peso tem um efeito semelhante àquele de um conteúdo de C que seja mais elevado em 1% em peso. É, deste modo, possível produzir um material de aço com um conteúdo de C de 1% em peso e 9,78% em peso de silício, que tem a mesma temperatura de fusão que o ferro fundido com um grau de saturação de 1,0 (C:3,26 % em peso, Si:3,0 % em peso).
24. Através do aumento drástico do conteúdo de Si, o grau de saturação do material de aço é aumentado e a temperatura de fusão baixada para o nível do ferro fundido. Deste modo, é possível produzir aço com ajuda da técnica que é também usada para o fabrico do ferro fundido, por exemplo, GOE44.
25. O silício presente em quantidades mais elevadas influencia a capacidade de endurecimento do material negativamente, visto que a temperatura de conversão da austenita “Ac3” é aumentada. De acordo com a invenção, o níquel é adicionado contra este “efeito de silício” negativo, que, à medida que o agente de formação de austenita expande a área gama e desloca o Ac3 para baixo, como resultado do que se torna possível o endurecimento do aço altamente silicioferroso.
26. Um material de aço de acordo com a invenção é caracterizado pela seguinte composição em % em peso:
| C: | de 0,5 a 1,2 |
| Si: | de 5,91 a 15,0 |
| Ni: | de 0,5 a 4,5 |
| P: | de 0 a 0,035 |
| S: | de 0 a 0,035 |
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 8/22
6/12
Cr: de 0 a 3,0
W (tungstênio) : ausente - 0 restante: Fe e contaminações devidas ao fabrico.
27. É preferível que, além disso, pelo menos um dos componentes de liga de Mo, Mn, Al, Co, Cu, Cr, Nb, Ti, V, Sn ou Mg fique contido no material de aço na quantidade correspondente listada em % em peso:
| Mo: de 0 a 0,5 | Nb: | de 0 a 0,01 |
| Mn: de 0 a 1,0 | Ti: | de 0 a 0,05 |
| Al: de 0 a 0,05 | V: | de 0 a 0,05 |
| Co: de 0 a 0,05 | Sn: | de 0 a 0,05 |
| Cu: de 0 a 0,1 | Mg: | de 0 a 0,01 |
28. O material de aço pode conter, além disso, pelo menos um elemento que seja selecionado do grupo que consiste em tântalo, boro, telúrio ou bismuto ou suas combinações, com maior preferência, numa quantidade de até 0,1% em peso.
29. Além disso, o material de aço pode conter pelo menos um material aditivo que seja selecionado do grupo que consiste em alumínio, zircônio, antimônio, cálcio, estrôncio, lantânio, cério, metais de terras raras ou suas combinações, de preferência numa quantidade de até 1% em peso.
30. Os metais de terras raras, tais como NiMg, NiSiMg, FeMg ou FeSiMg, são também utilizados como agentes de formação de núcleos e/ou para desoxidação. É particularmente preferida a adição de FeSiMg. Os metais de terras raras também englobam misturas de lantanoides com óxidos de outros metais. Estes elementos e materiais aditivos podem ser contaminações devidas ao fabrico ou ser adicionadas
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 9/22
7/12 à fusão durante o método de fabrico do material de aço de acordo com a invenção.
31. Os teores são contidos de tal maneira que a soma de todos os materiais de partida mencionados ou não explicitamente mencionados, partes de componentes, materiais de conteúdo, elementos, materiais aditivos sempre produzem 100% em peso. A proporção de materiais de partida, partes de componentes, materiais de conteúdo, elementos e materiais aditivos pode ser configurada por vários métodos conhecidos da pessoa qualificada na técnica. A composição química é, com maior preferência, configurada como função da peça de trabalho a ser fabricada.
32. É preferível que pelo menos uma das partes dos componentes de liga C, Si, Ni, P, S, Mo, Mn, Al, Co, Cu, Cr, Nb, Ti, V, Sn ou Mg fique contida no material de aço na quantidade correspondente listada em % em peso:
| C: de 0,5 a 1,2 | Mo: | de 0,1 a 0,5 | Nb: | de 0 a 0,005 |
| Si: de 5,91 a 10,0 | Mn: | de 0,1 a 0,5 | Ti: | de 0 a 0,01 |
| Ni: de 2,0 a 3,5 | Al: | de 0 a 0,01 | V: | de 0 a 0,05 |
| P: de 0 a 0,02 | Co: | de 0 a 0,02 | Sn: | de 0 a 0,05 |
| S: de 0 a 0,03 | Cu: | de 0 a 0,05 | Mg: | de 0 a 0,01 |
33. O material de aço de acordo com a presente invenção é, com maior preferência, apropriado para o fabrico de anéis de pistão e/ou revestimentos de cilindro. Os anéis de pistão e revestimentos de cilindro fabricados são preferivelmente revestidos no flanco e/ou superfícies de curso.
34. O material de aço de acordo com a invenção reduz a propensão das peças de trabalho fabricadas a partir dele de mudarem o seu formato sob calor intenso e, deste modo, assegura uma eficiência continuaPetição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 10/22
8/12 mente elevada e, além disso, reduz o consumo de óleo. Em razão de suas excelentes propriedades, o material de aço de acordo com a invenção é, assim, apropriado para o fabrico de anéis de pistão na área automotiva e LB ou para anéis e guias de sede de válvula. Além disto, pode ser usado para fabricar vedações de mecanismos de curso, (do LWD), placas de retaguarda para blocos de freio de freios de disco bem como também anéis para unidades de arrefecimento, bicos de bomba, assim como também revestimentos de cilindro e dispositivos protetores, assim como também partes para a indústria química.
35. O material de aço de acordo com a invenção tem, além disso, a vantagem de que fica possível o fabrico, por exemplo, de anéis de pistão de aço e revestimentos de cilindro com as máquinas e tecnologias necessárias para o fabrico de peças de trabalho de ferro fundido. Além de, os custos industriais correspondem àqueles dos anéis de pistão de ferro fundido ou revestimentos de cilindro, que oferecem ao fabricante uma vantagem de custo e valor agregado melhorado. Os parâmetros materiais podem ser igualmente liberados do fornecedor.
36. De acordo com a invenção, é adicionalmente fornecido um método para o fabrico de um material de aço em que um fundido compreende de preferência as composições químicas mencionadas acima.
37. Durante o processo de fusão num forno, preferencialmente um forno de cúpula, a composição química do fundido é adaptada conforme exigido pela adição de ligas. A temperatura de vazamento do fundido está entre 1.480 e 1.640°C. As propriedades do fundido podem ser controladas mesmo antes da fundição ou durante a fundição por inoculação do fundido. De preferência, são empregados 650g de FeSiMg e/ou 130g de Al e/ou 650g de FeSiZr para cada 130 kg de fundido como agente de formação de núcleos.
38. Subsequente a isto, é produzido um fundido sujeito à solidificação do fundido. Aqui, o fundido pode ser fundido com os métodos conhecidos do estado da técnica, como, por exemplo, fundição centrífuga, fundição contínua, método da prensagem de vedação, formação de
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 11/22
9/12 croning (envelhecimento) ou greensand como branco único ou múltiplo, subsequentemente tratado termicamente e, além disso, processado num anel de pistão ou um revestimento de cilindro. Com base no propósito pretendido do fundido e com ajuda de seu know-how geral técnico, a pessoa qualificada na técnica escolherá o método apropriado.
39. Preferencialmente, o tratamento de calor compreende a austenitização do material de aço a 900 a 1.000°C por uma hora, têmpera do material de aço em óleo ou outro meio de arrefecimento apropriado e recozimento do material de aço de 420 a 470°C por uma hora.
40. O exemplo seguinte explica a invenção sem a restringir.
Exemplo (de acordo com a invenção).
41. Aplicando o método de acordo com a invenção, é produzido um material tendo a seguinte composição (% em peso):
| C: 1.05 | Mo: | 0,487 | Nb: | 0,0027 |
| Si: 5,91 | Mn: 0,464 | Ti: | 0,0074 | |
| Ni: 2,94 | Al: | 0,0082 | V: | 0,0148 |
| P: 0,0171 | Co: | 0,0141 | Sn: | 0,0082 |
| S: 0,0285 | Cu: | 0,0433 | W: | 0 |
Cr: 0,0331 restante: Fe e contaminações devidas ao fabrico.
42. A temperatura de vazamento é de 1.560°C. A temperatura de fundição é de 1.448°C. O fundido é inoculado com 650 g de FeSiMg para cada 130 kg de fundido. A Tabela 1 MO fundido mostra as propriedades mecânicas do branco de acordo com a invenção no estado
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 12/22
10/12 temperado.
43. Nas Figuras, mostra-se:
44. Figura 1 - um detalhe aumentado (100:1) de um material produzido com o método de acordo com a invenção;
45. Figura 2 - um detalhe aumentado (500:1) do material da Figura 1;
46. Figura 3 - um detalhe aumentado (1.000:1) do material da Figura 1.
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 13/22
11/12
Tabela 1
Propriedades Mecânicas no Estado Temperado (de acordo com a DIN EN 10083-1, 10/96)
| Diâmetro | <16 | >16-40 | >40-100 | >100-160 | >160-250 |
| [mm] | |||||
| Espessura | <8 | 8<t<20 | 20<t<60 | 60<t<100 | 100<t<160 |
| [mm] | |||||
| Ponto de Rendi- | |||||
| mento Re | min.900 | min.750 | min. 650 | min. 550 | min.. 500 |
| [N/mm2) | |||||
| Resistência tênsil | |||||
| RM | 1.100 - 1.000 | 900 - 1.200 | 900 - 1.100 | 750 - 950 | 1.400 - 1.300 |
[N/mm2]
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 14/22
12/12
Alongamento à
Rotura
A [%]
Constrição da
Fratura Z %
Trabalho de impacto de Entalhe
ISO-V (J) min. 9 min. 10 min. 40 min. 45
| min. 11 | min. 12 | min. 13 |
| min. 50 | min. 50 | min. 55 |
min. 30 min. 35 min. 35 min. 35 min. 35
Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 15/22
1/3
Claims (6)
- REIVINDICAÇÕES1 - Material de Aço Altamente Silicioferroso, com maior preferência, para anéis de pistão e revestimentos de cilindro, caracterizado pela seguinte composição em % em peso:C: de 0,5 a 1,2Si: de 5,91 a 15,0Ni: de 0,5 a 4,5P: de 0 a 0,035S: de 0 a 0,035Cr: de 0 a 3,0W (tungstênio): ausente - 0 restante: Fe e impurezas;e pelo menos um dos componentes de liga, selecionado do grupo que consiste em:
Mo: de 0 a 0,5 Nb: de 0 a 0,01 Mn: de 0 a 1,0 Ti: de 0 a 0,05 Al: de 0 a 0,05 V: de 0 a 0,05 Co: de 0 a 0,05 Sn: de 0 a 0,05 Cu: de 0 a 0,1 Mg: de 0 a 0,01 - 2 - Material de Aço Altamente Silicioferroso, com maior preferência, para anéis de pistão e revestimentos de cilindro, de acordo com aPetição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 16/222/3Reivindicação 1, caracterizado por que pelo menos um dos componentes de liga, selecionado do grupo que consiste em C, Si, Ni, P, S, Mo, Mn, Al, Co, Cu, Cr, Nb, Ti, V, Sn e Mg é contido no material de aço na quantidade correspondente listada em % em peso
C: de 0,5 a 1,2 Mo: de 0,1 a 0,5 Nb: de 0 a 0,005 Si: de 5,91 a 10,0 Mn: de 0,1 a 0,5 Ti: de 0 a 0,01 Ni: de 2,0 a 3,5 Al: de 0 a 0,01 V: de 0 a 0,05 P: de 0 a 0,02 Co: de 0 a 0,02 Sn: de 0 a 0,05 S: de 0 a 0,03 Cu: de 0 a 0,05 Mg: de 0 a 0,01 - 3 - Material de Aço Altamente Silicioferroso, com maior preferência, para anéis de pistão e revestimentos de cilindro, de acordo com qualquer das Reivindicações precedentes, caracterizado por que, além disso, contém pelo menos um elemento numa quantidade de até 0,1% em peso cada, selecionado do grupo que consiste em tântalo, boro, telúrio e bismuto.
- 4 - Material de Aço Altamente Silicioferroso, com maior preferência, para anéis de pistão e revestimentos de cilindro, de acordo com qualquer das Reivindicações precedentes, caracterizado por que, além disso, contém pelo menos um material aditivo numa quantidade de até 1% em peso cada, selecionado do grupo que consiste em alumínio, zircônio, antimônio, cálcio, estrôncio, lantânio, cério, metais de terras raras, NiMg, NiSiMg, FeMg e FeSiMg.
- 5 - Material de Aço Altamente Silicioferroso, de acordo com a Reivindicação 1, caracterizado por que o anel de pistão é, além disso, revestido sobre o flanco e/ou superfícies de curso.
- 6 - Material de Aço Altamente Silicioferroso, de acordo com a ReivinPetição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 17/223/3 dicação 1, caracterizado por que o revestimento de cilindro é, além disso, revestido sobre as superfícies de curso.Petição 870180015154, de 26/02/2018, pág. 18/22 nifttUL.1/2 , A toljijnI to
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE102006038670A DE102006038670B4 (de) | 2006-08-17 | 2006-08-17 | Hochsiliziumhaltiger Stahlwerkstoff zur Herstellung von Kolbenringen und Zylinderlaufbuchsen |
| PCT/EP2007/004012 WO2008019717A1 (de) | 2006-08-17 | 2007-05-07 | Hochsiliziumhaltiger stahlwerkstoff zur herstellung von kolbenringen und zylinderlaufbuchsen |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BRPI0716492A2 BRPI0716492A2 (pt) | 2014-02-25 |
| BRPI0716492B1 true BRPI0716492B1 (pt) | 2018-09-11 |
Family
ID=38523524
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BRPI0716492A BRPI0716492B1 (pt) | 2006-08-17 | 2007-05-07 | material de aço altamente silicioferroso |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US8241559B2 (pt) |
| EP (1) | EP2052094B1 (pt) |
| JP (1) | JP5669392B2 (pt) |
| BR (1) | BRPI0716492B1 (pt) |
| DE (1) | DE102006038670B4 (pt) |
| PT (1) | PT2052094T (pt) |
| WO (1) | WO2008019717A1 (pt) |
Families Citing this family (29)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2356995C1 (ru) * | 2008-02-28 | 2009-05-27 | Юлия Алексеевна Щепочкина | Сталь |
| CN102653848A (zh) * | 2008-03-27 | 2012-09-05 | 日立金属株式会社 | 用于内燃机的活塞环材料 |
| FI125458B (fi) * | 2008-05-16 | 2015-10-15 | Outokumpu Oy | Ruostumaton terästuote, tuotteen käyttö ja menetelmä sen valmistamiseksi |
| US20100119872A1 (en) * | 2008-11-13 | 2010-05-13 | Lundeen Calvin D | Iron-based hard facing alloys with rare earth additions |
| DE102009010728C5 (de) * | 2009-02-26 | 2019-08-14 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenringe und Zylinderlaufbuchsen |
| DE102009010726B3 (de) | 2009-02-26 | 2010-12-09 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenringe und Zylinderlaufbuchsen |
| DE102009010473A1 (de) * | 2009-02-26 | 2010-11-18 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Stahlwerkstoffzusammensetzung zur Herstellung von Kolbenringen und Zylinderlaufbuchsen |
| DE102009010727B3 (de) * | 2009-02-26 | 2011-01-13 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Stahlgusswerkstoffzusammensetzung zur Herstellung von Kolbenringen und Zylinderlaufbuchsen |
| DE102009015009B3 (de) | 2009-03-26 | 2010-12-09 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenring |
| DE102009015008B3 (de) * | 2009-03-26 | 2010-12-02 | Federal-Mogul Burscheid Gmbh | Kolbenringe und Zylinderlaufbuchsen |
| EP2785882B1 (en) | 2011-11-30 | 2016-01-20 | Federal-Mogul Corporation | High modulus wear resistant gray cast iron for piston ring applications |
| CN102950430B (zh) * | 2012-10-25 | 2016-01-27 | 安徽蓝博旺机械集团液压流体机械有限责任公司 | 耐腐蚀微动阀阀体的制备方法 |
| CN103556042A (zh) * | 2013-10-23 | 2014-02-05 | 德州宏森机械有限公司 | 一种用于渣浆泵过流部件上的高铬铸铁铸造及热处理工艺 |
| CN103667937A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-03-26 | 张超 | 一种用于阀体的抗磨合金钢材料及其制备方法 |
| JP6404356B2 (ja) * | 2013-12-24 | 2018-10-10 | ポスコＰｏｓｃｏ | 軟質高珪素鋼板及びその製造方法 |
| CN104087867B (zh) * | 2014-07-31 | 2016-08-24 | 宁国市宁武耐磨材料有限公司 | 一种球磨机用高耐磨抗氧化耐磨球 |
| CN105369116B (zh) * | 2014-08-29 | 2017-03-08 | 中原内配集团股份有限公司 | 一种离心铸造生产的花斑气缸套及其生产工艺 |
| CN104404386B (zh) * | 2014-12-24 | 2016-08-24 | 宁波市鄞州商业精密铸造有限公司 | 一种铁合金制备方法 |
| CN104911492B (zh) * | 2015-05-11 | 2017-02-01 | 安徽先锋门业科技有限公司 | 一种使用寿命长的伸缩门 |
| CN104895695B (zh) * | 2015-05-18 | 2017-09-19 | 宏远石油设备股份有限公司 | 一种柴油发动机气缸盖 |
| BR102016001063B1 (pt) * | 2016-01-18 | 2021-06-08 | Amsted Maxion Fundição E Equipamentos Ferroviários S/A | liga de aço para componentes ferroviários, e processo de obtenção de uma liga de aço para componentes ferroviários |
| CN106119680B (zh) * | 2016-07-15 | 2018-07-27 | 中水淮河规划设计研究有限公司 | 一种耐海水腐蚀的稀土合金铸铁 |
| WO2018128775A1 (en) * | 2017-01-06 | 2018-07-12 | Materion Corporation | Piston compression rings of copper-nickel-tin alloys |
| JP7010474B2 (ja) * | 2018-01-10 | 2022-02-10 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 断熱材料、その製造方法および内燃機関 |
| CN111074146B (zh) * | 2019-12-11 | 2021-08-10 | 安徽瑞泰新材料科技有限公司 | 一种矿山用低铬铸铁磨球及其制备方法 |
| CN113088795A (zh) * | 2019-12-23 | 2021-07-09 | 岳阳市永金起重永磁铁有限公司 | 一种电磁铁用硅钢材料及其制备方法 |
| CN111349860A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-06-30 | 江苏联峰实业有限公司 | 一种耐磨损弹簧钢及其制备方法 |
| CN116219279B (zh) * | 2022-12-23 | 2024-04-16 | 鞍钢股份有限公司 | 一种高强度高韧性核反应堆安全壳用钢及其制造方法 |
| CN119685692B (zh) * | 2024-12-21 | 2025-07-29 | 广东中天创展球铁有限公司 | 一种球墨铸铁、铸件及其制备方法 |
Family Cites Families (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US390925A (en) | 1888-10-09 | Daniel waenee | ||
| US1728360A (en) * | 1929-01-10 | 1929-09-17 | Duriron Co | Iron alloy |
| US1861568A (en) * | 1929-05-10 | 1932-06-07 | Frank S Hodson | Silicon iron castings and method of making the same |
| GB463252A (en) * | 1934-06-25 | 1937-03-22 | Ltd Co Formerly Skoda Works | Improvements in or relating to non-magnetic steel alloys |
| FR824861A (fr) * | 1936-08-07 | 1938-02-17 | Electro Metallurg Co | Perfectionnements aux alliages de fer |
| US2280284A (en) * | 1940-10-02 | 1942-04-21 | Electro Metallurg Co | Method and agent for treating iron and steel |
| US2610912A (en) * | 1947-03-22 | 1952-09-16 | Int Nickel Co | Steel-like alloy containing spheroidal graphite |
| US3129095A (en) * | 1963-05-09 | 1964-04-14 | Duriron Co | High silicon cast iron |
| AT267567B (de) * | 1965-12-03 | 1969-01-10 | Knapsack Ag | Siziliumhaltiges Stahlschrot als Strahlmittel |
| US3679400A (en) * | 1970-10-19 | 1972-07-25 | Lasalle Steel Co | Hot ductility of steels containing tellurium |
| JPS5438576B2 (pt) * | 1973-07-17 | 1979-11-21 | ||
| JPS5530061B2 (pt) * | 1973-11-01 | 1980-08-08 | ||
| FI780026A7 (fi) * | 1978-01-05 | 1979-07-06 | Ovako Oy | Kisellegerat staol |
| US4426426A (en) * | 1982-07-22 | 1984-01-17 | Muehlberger Horst | Welding alloy and method |
| JPS60155645A (ja) * | 1983-08-31 | 1985-08-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | デイスクブレ−キロ−タ用鋼 |
| JPS61288051A (ja) * | 1985-06-14 | 1986-12-18 | Toyota Motor Corp | 高強度鋳鋼及びその製造方法 |
| JPS6227554A (ja) * | 1985-07-29 | 1987-02-05 | Toyota Motor Corp | 耐熱耐錆鋳鋼 |
| JPS62112753A (ja) * | 1985-11-12 | 1987-05-23 | Toyota Motor Corp | 高強度鋳鋼製品の製造方法 |
| FR2688231B1 (fr) * | 1992-03-05 | 1994-11-10 | Pechiney Electrometallurgie | Fil composite a gaine plastique pour additions a des bains metalliques. |
| JP3257196B2 (ja) * | 1993-10-15 | 2002-02-18 | 三菱マテリアル株式会社 | 強度および耐摩耗性に優れた摺動部材用鉄基焼結合金 |
| DE10046956C2 (de) * | 2000-09-21 | 2002-07-25 | Federal Mogul Burscheid Gmbh | Thermisch aufgetragene Beschichtung für Kolbenringe aus mechanisch legierten Pulvern |
| AT5381U1 (de) * | 2001-08-07 | 2002-06-25 | Steyr Powertrain Ag & Co Kg | Sphäroguss hoher festigkeit und duktilität und daraus hergestelltes getriebegehäuse |
| EP2295777B1 (en) * | 2003-03-31 | 2016-12-07 | Hitachi Metals, Ltd. | Internal engine piston and its production method |
-
2006
- 2006-08-17 DE DE102006038670A patent/DE102006038670B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2007
- 2007-05-07 US US12/377,789 patent/US8241559B2/en active Active
- 2007-05-07 WO PCT/EP2007/004012 patent/WO2008019717A1/de not_active Ceased
- 2007-05-07 JP JP2009524082A patent/JP5669392B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2007-05-07 BR BRPI0716492A patent/BRPI0716492B1/pt not_active IP Right Cessation
- 2007-05-07 PT PT77249365T patent/PT2052094T/pt unknown
- 2007-05-07 EP EP07724936.5A patent/EP2052094B1/de not_active Not-in-force
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| BRPI0716492A2 (pt) | 2014-02-25 |
| DE102006038670A1 (de) | 2008-02-21 |
| JP2010501044A (ja) | 2010-01-14 |
| DE102006038670B4 (de) | 2010-12-09 |
| WO2008019717A1 (de) | 2008-02-21 |
| PT2052094T (pt) | 2016-12-28 |
| JP5669392B2 (ja) | 2015-02-12 |
| US8241559B2 (en) | 2012-08-14 |
| EP2052094B1 (de) | 2016-11-02 |
| EP2052094A1 (de) | 2009-04-29 |
| US20100192895A1 (en) | 2010-08-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8241559B2 (en) | Steel material having a high silicon content for producing piston rings and cylinder sleeves | |
| KR101939340B1 (ko) | 질화 가능한 스틸 피스톤 링 및 스틸 실린더 라이너, 및 이의 제조를 위한 주조 방법 | |
| DE112004001160B4 (de) | Aluminiumlegierung für einen Gussmotorblock, Gusszylinderblock für einen Verbrennungsmotor sowie Verwendung der Aluminiumlegierung | |
| JP5469681B2 (ja) | ピストンリングおよびシリンダスリーブを製造するための鋼材組成物 | |
| JP5497798B2 (ja) | ピストンリングおよびシリンダスリーブを製造するための鋼材組成物 | |
| US8726974B2 (en) | In-situ graphite shape control for iron castings | |
| JP5683497B2 (ja) | ピストンリングおよびシリンダスリーブを製造するための鋼材組成物 | |
| EP3428486B1 (en) | Alloy cast iron having improved wear resistance, and piston ring comprising same | |
| PT2401533T (pt) | Composição de material de aço para produzir anéis de pistão e camisas de cilindro | |
| BRPI0924407B1 (pt) | Piston ring and respective manufacturing process. | |
| KR20150021754A (ko) | 내구성이 우수한 회주철 | |
| KR102842764B1 (ko) | 구상 흑연 주철 및 이로 이루어진 엔진 배기계 부품 | |
| JPH11236852A (ja) | 大型ディーゼルエンジンライナー | |
| JPH11230346A (ja) | 大型ディーゼルエンジンライナー | |
| JPWO1995034394A1 (ja) | ダイキャストマシン用スリーブおよびそれを用いたダイキャストマシン | |
| MAHLE GmbH | Piston materials | |
| KR20040037718A (ko) | 자동차의 실린더 라이너용 소재 조성물과 이를 이용한실린더 라이너 제조방법 | |
| BRPI0301529B1 (pt) | camisa para motor de combustão interna e processo de fabricação |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] | ||
| B12B | Appeal against refusal [chapter 12.2 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 10 (DEZ) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 11/09/2018, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS. |
|
| B21F | Lapse acc. art. 78, item iv - on non-payment of the annual fees in time |
Free format text: REFERENTE A 13A ANUIDADE. |
|
| B24J | Lapse because of non-payment of annual fees (definitively: art 78 iv lpi, resolution 113/2013 art. 12) |
Free format text: REFERENTE AO DESPACHO 21.6 PUBLICADO NA RPI 2565 DE 2020-03-03 |