PL245823B1 - Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych - Google Patents

Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych Download PDF

Info

Publication number
PL245823B1
PL245823B1 PL440389A PL44038920A PL245823B1 PL 245823 B1 PL245823 B1 PL 245823B1 PL 440389 A PL440389 A PL 440389A PL 44038920 A PL44038920 A PL 44038920A PL 245823 B1 PL245823 B1 PL 245823B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
cast iron
temperature
stage
shaping
cooled
Prior art date
Application number
PL440389A
Other languages
English (en)
Other versions
PL440389A1 (pl
Inventor
Antoni Władysław Orłowicz
Marek Mróz
Bogdan Kupiec
Magdalena Jacek-Burek
Magdalena Radoń
Dariusz Pająk
Grzegorz Wnuk
Original Assignee
Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza filed Critical Politechnika Rzeszowska Im Ignacego Lukasiewicza
Priority to PL440389A priority Critical patent/PL245823B1/pl
Publication of PL440389A1 publication Critical patent/PL440389A1/pl
Publication of PL245823B1 publication Critical patent/PL245823B1/pl

Links

Landscapes

  • Heat Treatment Of Articles (AREA)

Abstract

Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, prowadzi się tak, że żeliwo szare o składzie chemicznym zawierającym od 3,7% mas. do 3,8% mas., węgla, 2,5% mas. krzemu, od 0,14% mas. do 0,15% mas. manganu, od 0,08% mas. do 0,50% mas. miedzi, od 0,07% mas. do 0,08% mas. fosforu, od 0,011% mas. do 0.014% mas. siarki oraz od 0,030% mas. do 0,063% mas. magnezu w pierwszym etapie nagrzewa się do temperatury z zakresu od 790°C do 900°C z szybkością 300°C/h w piecu oporowym z regulatorem temperatury do kontrolowania szybkości nagrzewania. Po osiągnięciu tej temperatury w drugim etapie żeliwo wymraża się w ciekłym azocie przez l godzinę. W trzecim etapie powierzchnię żeliwa wytrawia się kwasem azotowym (V) do utworzenia kieszeni smarnych.

Description

Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych z żeliwa szarego.
Z publikacji W. Kozaczewskiego pt.: „Konstrukcja grupy tłokowo-cylindrowej silników spalinowych”, WKŁ, Warszawa, 2004 znane jest przygotowanie struktury geometrycznej powierzchni gładzi tulei cylindrowej, które uwzględnia przeciwstawne oddziaływanie wysokości jej nierówności na zużycie ścierne tulei i pierścieni tłokowych oraz na zużycie oleju silnikowego. Wzrost wysokości nierówności gładzi cylindrowej, przy jednoczesnym braku wykruszeń grafitu oraz braku zawalcowań warstwy przypowierzchniowej podnosi odporność na zacieranie układu tuleja-pierścień tłokowy, podczas gdy obniżenie wartości nierówności powierzchni gładzi sprzyja zmniejszeniu zużycia oleju.
Dotychczas, większość znanych bloków cylindrowych silników samochodowych, wykonywanych jest jako odlewy ciśnieniowe, w których stosowane są tuleje - wtopki z żeliwa szarego z grafitem płatkowym o honowanej powierzchni gładzi.
Z publikacji G. Duka pt.: „Laufflachengestalltung von Zylinder und Zylinderlaufbuchsen”, Goetzwerke AG. Der Kolbenringe K9, wiadomo, że korzystnym, z uwagi na odporność na zużycie ścierne tulei żeliwnych jest honowanie dwuetapowe, które polega na osełkowaniu o grubym ziarnie, celem uzyskania nierówności w zakresie od 8 μm do 10 μm, a następnie zatępieniu wierzchołków ich wzniesień osełkami drobnoziarnistymi dla uzyskania wysokości nierówności w zakresie od 2 μm do 8 μm. Efektem tego znanego sposobu, jest uzyskanie powierzchni nośnej - plateau, która stanowi od 50% do 70% powierzchni gładzi.
Znane monobloki silników wysokoprężnych odlewane są w formach piaskowych z perlitycznego żeliwa szarego. Z publikacji W. L. Guesser, I. Maserio, E. Melleras, C. Cabezas pt.: „Fatigue strength of gray iron and compacted graphite iron used for engine cylinder blocks”, SAE Brasil, 2004-01-2222, 2004 wiadomo, że dzięki wyższej wytrzymałości zmęczeniowej żeliwa z grafitem wermikularnym, w porównaniu do żeliwa szarego z grafitem płatkowym można wykonać z niego bloki cylindrowe o mniejszych rozmiarach i mniejszej masie.
Z opisu patentowego PL 213037 B1 znany jest sposób poprawy odporności na zużycie ścierne tulei wtopek z silnie nadeutektycznego siluminu o składzie chemicznym zapewniającym utworzenie się faz międzymetalicznych i kryształów krzemu pierwotnego, poprzez wytrawienie aluminiowej osnowy, celem uzyskania naturalnych kieszeni smarnych otaczających wyeksponowane kryształy krzemu pierwotnego oraz faz międzymetalicznych tworzących powierzchnię nośną. W kieszeniach smarnych gromadzi się olej silnikowy, a podczas pracy pary trącej również nanocząsteczki produktów zużycia kryształów krzemu i faz międzymetalicznych, tworząc ciągłą warstwę ochronną o właściwościach przeciwzatarciowych i przeciwzużyciowych.
Celem wynalazku było opracowanie nowego sposobu kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, które przyczyni się do poprawy odporności na zużycie ścierne odlewów wykonanych z tego żeliwa.
Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, według wynalazku charakteryzuje się tym, że żeliwo szare o składzie chemicznym zawierającym od 3,7% mas. do 3,8% mas. węgla, 2,5% mas. krzemu, od 0,14% mas. do 0,15% mas. manganu, od 0,08% mas. do 0,50% mas. miedzi, od 0,07% mas. do 0,08% mas. fosforu, od 0,011% mas. do 0,014% mas. siarki oraz od 0,030% mas. do 0,063% mas. magnezu w pierwszym etapie nagrzewa się do temperatury z zakresu od 790°C do 900°C z szybkością 300°C/h w piecu oporowym z regulatorem temperatury do kontrolowania szybkości nagrzewania, a następnie po osiągnięciu tej temperatury w drugim etapie żeliwo wymraża się w ciekłym azocie przez 1 godzinę, po czym w trzecim etapie powierzchnię żeliwa wytrawia się kwasem azotowym (V) do utworzenia kieszeni smarnych.
Korzystnie w pierwszym etapie żeliwo nagrzewa się do temperatury z zakresu od 842°C do 900°C albo od 790°C do 880°C.
Dalsze korzyści uzyskuje się, jeżeli w drugim etapie przed wymrażaniem żeliwa w ciekłym azocie, żeliwo chłodzi się w ciekłej cynie o temperaturze 300°C i wytrzymuje się w niej w czasi e 1 godziny, a następnie chłodzi się go do temperatury pokojowej w strumieniu sprężonego powietrza w czasie 5 minut albo chłodzi się go do temperatury pokojowej przez nadmuch powietrza z wentylatora w czasie 5 minut.
Następne korzyści uzyskiwane są, jeżeli w trzecim etapie kwas azotowy (V) stosuje się o stężeniu procentowym 4%.
Kolejne korzyści uzyskiwane są, jeżeli w trzecim etapie powierzchnię żeliwa kwasem azotowym (V) wytrawia się w czasie co najwyżej 15 minut.
Żeliwa szare, zawierające grafit sferoidalny albo grafit wermikularny o mikrostrukturze osnowy uzyskanej, w wyniku stosowania sposobu kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, będącego przedmiotem wynalazku, poprzez hartowanie zwykłe albo hartowanie z przemianą izotermiczną, pozwala uzyskać jego martenzytyczno-ferrytyczną albo bainityczno-ferrytyczną osnowę, korzystnie zawierającą od 30% mas. do 50% mas. ferrytu. Utworzenie na powierzchni żeliwa kieszeni smarnych, które umieszczone są wokół wydzieleń grafitu i pomiędzy produktami hartowania, tworzącymi powierzchnię nośną, i w których gromadzi się środek smarny, umożliwia, podczas pracy pary trącej na tworzenie, przez nanocząsteczki grafitu oraz produktów hartowania, warstwy ochronnej o właściwościach przeciwzatarciowych.
Przedmiot wynalazku pokazano w przykładach realizacji.
Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, według wynalazku, w pierwszym przykładzie realizacji prowadzi się tak, że żeliwo szare o składzie chemicznym 3,70% mas. C, 2,50% mas. Si, 0,15% mas. Mn, 0,50% mas. Cu, 0,08% mas. P, 0,014% mas. S, 0,063% mas. Mg, w którym resztę stanowi żelazo z wydzieleniami grafitu sferoidalnego o rozmiarach od 15 pm do 50 pm, poddaje się badaniom dylatometrycznym stosując szybkość nagrzewania równą 300°C/h, testom hartowania żeliwa w temperaturach z zakresu od temperatury początku przemiany eutektoidalnej przy nagrzewaniu żeliwa TAcip do temperatury końca przemiany eutektoidalnej przy nagrzewaniu żeliwa TAc? oraz wykonuje się atlas mikrostruktur. Temperatury początku i końca przemiany eutektoidalnej przy nagrzewaniu żeliwa wynoszą odpowiednio TAcip 842°C, zaś TAc? 900°C. W pierwszym etapie żeliwo nagrzewa się, w piecu oporowym wyposażonym w regulator temperatury umożliwiający kontrolowaną szybkość nagrzewania, z szybkością 300°C/h, do temperatury 893°C, która zapewnia 30% zawartość ferrytu w osnowie martenzytyczno-ferrytycznej. Po osiągnięciu temperatury 893°C, w drugim etapie, żeliwo wymraża się w ciekłym azocie w czasie 1 godziny. W wyniku tego wymrażania austenit cząstkowy przemienia się w martenzyt. Następnie, w trzecim etapie, powierzchnię żeliwa wytrawia się kwasem azotowym (V) - HNO3 o stężeniu procentowym wnoszącym 4% w czasie 14 minut. Utworzone, w wyniku wytrawiania, kieszenie smarne, w obszarach wydzieleń ferrytu charakteryzują się głębokością od 10 pm do 11 pm.
Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, według wynalazku, w drugim przykładzie realizacji prowadzi się tak, że żeliwo szare o składzie chemicznym 3,80% mas. C, 2,50% mas. Si, 0,14% mas. Mn, 0,08% mas. Cu, 0,07% mas. P, 0,011% mas. S, 0,030% mas. Mg, w którym resztę stanowi żelazo, z wydzieleniami grafitu stanowiącymi w 85% grafit wermikularny oraz w 15% grafit sferoidalny o rozmiarach od 15 pm do 55 pm, poddaje się badaniom dylatometrycznym stosując szybkość nagrzewania równą 300°C/h, testom hartowania żeliwa w temperaturach z zakresu od temperatury początku przemiany eutektoidalnej przy nagrzewaniu żeliwa TAc1p do temperatury końca przemiany eutektoidalnej przy nagrzewaniu żeliwa TAc1k oraz wykonuje się atlas mikrostruktur. Temperatury początku i końca przemiany eutektoidalnej przy nagrzewaniu żeliwa wynoszą odpowiednio TAcip 790°C, zaś TAc? 880°C. W pierwszym etapie żeliwo nagrzewa się, w piecu oporowym wyposażonym w regulator temperatury umożliwiający kontrolowaną szybkość nagrzewania, z szybkością 300°C/h, do temperatury 862°C, która zapewnia 50% zawartość ferrytu w osnowie bainityczno-ferrytycznej. W drugim etapie żeliwo chłodzi się w ciekłej cynie o temperaturze 300°C i po wytrzymaniu w niej w czasie 1 godziny, żeliwo chłodzi się do temperatury pokojowej w strumieniu sprężonego powietrza w czasie 5 minut. Kolejno żeliwo wymraża się w ciekłym azocie w czasie 1 godziny. Następnie, w trzecim etapie, powierzchnię żeliwa wytrawia się kwasem azotowym (V) - HNO3 o stężeniu procentowym wnoszącym 4% w czasie 15 minut. Utworzone, w wyniku wytrawiania, kieszenie smarne, w obszarach wydzieleń ferrytu charakteryzują się głębokością od 10,5 pm do 11,5 pm.
Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, według wynalazku, w trzecim przykładzie realizacji, taki jak w przykładzie drugim, z tym, że żeliwo chłodzi się w ciekłej cynie o temperaturze 300°C i po wytrzymaniu w niej w czasie 1 godziny, żeliwo chłodzi się do temperatury pokojowej przez nadmuch powietrza z wentylatora w czasie 5 minut.

Claims (7)

1. Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych, znamienny tym, że żeliwo szare o składzie chemicznym zawierającym od 3,7% mas. do 3,8% mas. węgla, 2,5% mas. krzemu, od 0,14% mas. do 0,15% mas. manganu, od 0,08% mas. do 0,50% mas. miedzi, od 0,07% mas. do 0,08% mas. fosforu, od 0,011% mas. do 0,014% mas. siarki oraz od 0,030% mas. do 0,063% mas. magnezu w pierwszym etapie nagrzewa się do temperatury z zakresu od 790°C do 900°C z szybkością 300°C/h w piecu oporowym z regulatorem temperatury do kontrolowania szybkości nagrzewania, a następnie po osiągnięciu tej temperatury w drugim etapie żeliwo wymraża się w ciekłym azocie przez 1 godzinę, po czym w trzecim etapie powierzchnię żeliwa wytrawia się kwasem azotowym (V) do utworzenia kieszeni smarnych.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym etapie żeliwo nagrzewa się do temperatury z zakresu od 842°C do 900°C.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w pierwszym etapie żeliwo nagrzewa się do temperatury z zakresu od 790°C do 880°C.
4. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że w drugim etapie przed wymrażaniem żeliwa w ciekłym azocie, żeliwo chłodzi się w ciekłej cynie o temperaturze 300°C i wytrzymuje się w niej w czasie 1 godziny, a następnie chłodzi się go do temperatury pokojowej w strumieniu sprężonego powietrza w czasie 5 minut.
5. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 3, znamienny tym, że w drugim etapie przed wymrażaniem żeliwa w ciekłym azocie, żeliwo chłodzi się w ciekłej cynie o temperaturze 300°C i wytrzymuje się w niej w czasie 1 godziny, a następnie chłodzi się go do temperatury pokojowej przez nadmuch powietrza z wentylatora w czasie 5 minut.
6. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że w trzecim etapie kwas azotowy (V) stosuje się o stężeniu procentowym 4%.
7. Sposób według jednego z zastrz. od 1 do 6, znamienny tym, że w trzecim etapie powierzchnię żeliwa kwasem azotowym (V) wytrawia się w czasie co najwyżej 15 minut.
PL440389A 2020-03-04 2020-03-04 Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych PL245823B1 (pl)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440389A PL245823B1 (pl) 2020-03-04 2020-03-04 Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PL440389A PL245823B1 (pl) 2020-03-04 2020-03-04 Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL440389A1 PL440389A1 (pl) 2022-07-25
PL245823B1 true PL245823B1 (pl) 2024-10-14

Family

ID=83721688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL440389A PL245823B1 (pl) 2020-03-04 2020-03-04 Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych

Country Status (1)

Country Link
PL (1) PL245823B1 (pl)

Also Published As

Publication number Publication date
PL440389A1 (pl) 2022-07-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9850846B1 (en) Cylinder liner and method of forming the same
PT2052094T (pt) Material de aço com elevado teor de silício para a produção de anéis de segmento e camisas de cilindro
CN103930580A (zh) 球墨铸铁和使用该球墨铸铁制造叶片的方法
WO2008105987A1 (en) High strength gray cast iron containing niobium
CN1327025C (zh) 用于具有自润滑性滑动部件的材料以及活塞环用线材
CN111041338A (zh) 一种自润滑-自硬化铁基轴承材料及其制备方法
US5837069A (en) Cast iron components and method of making
US10371085B2 (en) Cylinder liner and method of forming the same
Stepanova et al. Composites of copper and cast iron fabricated via the liquid: In the vicinity of the limits of strength in a non-deformed condition
JPH0582460B2 (pl)
JP2017190525A (ja) 析出硬化マルテンサイトステンレス鋼およびそれで製造された往復ポンプ
PL245823B1 (pl) Sposób kształtowania struktury geometrycznej powierzchni żeliwa, zwłaszcza powierzchni odlewów motoryzacyjnych
Myszka Cast iron–based alloys
PL240847B1 (pl) Żeliwo szare na odlewy motoryzacyjne
AU2018253475B2 (en) Method for producing an improved ductile iron alloy with pearlitic matrix
PL242018B1 (pl) Tuleja cylindrowa, grupa tłokowo-cylindrowa silnika spalinowego oraz sposób kształtowania mikrostruktury i struktury geometrycznej powierzchni tej tulei cylindrowej
US3673004A (en) Method of making piston rings
Malinov et al. Impact of Metastable austenite on the wear resistance of tool steel
van gen Hassend et al. Study on the austemperability of thin-wall ductile cast iron produced by high-pressure die-casting
CN104178689A (zh) 等温淬火球铁生产铁路机车制动用衬套球头球面座的方法
Adebayo et al. CORROSION EVALUATION OF AUSTEMPERED ALUMINIUM-ALLOYED DUCTILE IRONS IN WELL WATER AND 0.5 M NaCl SOLUTION.
Kazazi et al. The Austempering Kinetics, Microstructural Development, and Processing Window in the Austempered, Fe-3.2 C-4.8 Al Compacted Graphite Cast Iron.
Veljačić et al. Increasing the wear resistance of marine diesel engines elements made of ductile iron
CN108350557A (zh) 铸造工具钢的活塞环及其制造工艺
JP7725887B2 (ja) 鋳鉄製円筒部材