SE526903C2 - Gråjärnslegering och gjuten förbränningsmotorkomponent - Google Patents

Description

20 25 30 526 903 2 Ett syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma ett gråjärn med en förhål- landevis tät struktur och som erbjuder goda maskinbearbetbarhetsegenskaper och som därtill har en väsentligt förbättrad utmattningshållfasthet jämfört med den hos en standardlegering.

Ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning är att åstadkomma en gråjärns- komponent för en förbränningsmotor, såsom ett motorblock, som har en väsentligt förbättrad utmattningshållfasthet jämfört med den hos en standardlegering.

Sammanfattning av uppfinningen Syftet med föreliggande uppfinning uppnås med ett gråj äm i enlighet med bifogat patentkrav 1. Föredragna utföringsformer anges i de beroende patentlcraven.

Vidare uppnås syftet med föreliggande uppfinning med en fórbränningsmotorkom- ponent av gråj ärn enligt bifogat patentkrav 7. Föredragna utföringsformer anges i de oberoende patentlcraven.

Kort ritningsbeskrivning Fig. 1 visar Wöhler-utmattningskurvor för en baslegering, en standardlegering och en legering enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av de föredragna utfiiringsformerna I den följande beskrivningen anges alla procenttal som ges för element i de angivna legeringama som viktprocent. 10 15 20 25 30 C51 I* J 1 5\ - o CD CJ Legeringen enligt föreliggande uppfinning är ett gråjärn som har en väsentligen per- litisk struktur, där kolhalten är 3,2 - 3,49%. Den förhållandevis höga kolhalten ver- kar för en tät struktur. Tillsatser av 0,2 - 0,4% krom, som har perlit/karbidstabi- liserande egenskaper, åstadkommer en fin perlitisk struktur.

Tillsatser av 0,1 - 0,4% molybden, 0,03 - 0,3% vanadin, 0,007 - 0,015% titan och < 0,15% niob verkar, utöver deras karbidbildande egenskaper, som kämor åstadkom- mande en fm perlitisk och fiällgrafitisk struktur i gjutet tillstånd (både som primärt och sekundärt utskilda karbider). Molybden stabiliserar också perlit vid förhöjda tßmpfifatllfßf.

Kisel förefinns i en mängd av 1,8 - 2,2% och verkar för gråjärnsbildning. 0,3 - 0,8% mangan föreligger som en perlitstabiliserare.

Koppar, här i en mängd av 0,3 - 1,0% verkar för perlitbildning och stabiliserar per- liten och verkar också för bildning av en fin struktur.

Innehållet av svavel och fosfor bör hållas under 0,15%.

Kväve, 0,005 - 0,017%, kompakterar fjällgrafit och verkar för perlitbildning och aluminium, < 0,01%, verkar som grafitbildare.

Gråj ärnslegeringen innefattar vidare järn och normala föroreningar till balans, Mängdema av titan, kväve och aluminium är inom det nonnala föroreningsområdet, men är föredragna. 10 15 20 25 30 526 903 4 Exem el: ISOO-kilossatser tillreddes, där varje sats göts till fyra 300-kilos motorblock, varvid gjutning startade vid 1420°C och temperaturen föll omkring 10°C under gjutproce- duren.

Tio olika kombinationer, satser, av molybden, vanadin, titan och niob med en basle- gering framställdes.

Vidare varierades kväve- och aluminiuminnehållet i 16 olika satser med olika käm- bildare (ympmedel).

Utmattningstestprovlqoppar togs från varje gjutstycke och utmattningstester utför- des.

Dessutom framställdes satser som kombinerade sammansättningen som visade de bästa resultaten från de föregående testerna och utmattningsprovades.

Resultat visas i Fig. 1, kurva 3, motsvarande samrnansättningar inom sammansätt- ningsområdena enligt uppfinningen där denna sammansättning även visas i Tabell 1.

Gråj ärnen enligt uppfinningen erbjuder ca 40% högre utmattningshållfastlret än en gråjärnsbaslegering och ca 30% högre utmattningshållfasthet än ett standardgråjäm för motorblock och erbjuder ändå gråj äm som uppfyller höga prestanda med hänsyn till maskinbearbetbarhet, täthet etc.

Såsom nämnts ovan är gråjärnslegeringen enligt uppfinningen extremt användbar for gjutna komponenter för fórbränningsmotorer, såsom motorblockskomponenter, där legeringen kombinerar maskinbearbetbarhet, täthet och hög utmattningshållfast- het. Legeringen är också användbar för andra komponenter, såsom topplock etc. 10 15 20 Tabell 1. Gråj ärnssammansättningar, i vikt-%, enligt känd teknik och uppfinningen: Ämne Si Mn Cr Cu Ni Ti Z Sn Al Bas 0120 3,2 - 3,5 1,8 - 2,3 0,06 - 0,15 < 0,20 0,6 - 0,8 526 L e g e ri n g Standard- Uppfin- legeiing ningen allmänt ~3,4 3,2 - 3,49 ~2,0 1,8 - 2,2 < 0,14 < 0,15 < 0,10 < 0,15 0,6 - 0,8 0,3 - 0,8 0,2 - 0,35 0,2 - 0,4 0,1 - 0,4 0,03 - 0,3 0,4 - 0,8 0,3 - 1,0 < 0,1 0,007-0,015 < 0,15 0,005-0,017 < 0,1 < 0,01 903 Föredragen utfórings- form 3,3 - 3,4 1,8 - 2,2 < 0,1 < 0,05 0,4 - 0,6 0,2 - 0,4 0,2 - 0,3 0,05 - 0,1 0,5 - 1,0 < 0,1 0,007-0,013 < 0,10 0,005-0,015 < 0,1 < 0,01 Exempel- legering 3 i Fig. 1 3,37 1,8 0,1 0,05 0,68 0,34 0,26 0,1 0,6 0,013 0,04

Claims (8)

10 15 20 25 30 526 9073 6 Patentkrav

1. En väsentligen perlitisk grâj ämslegering innefattande, i vikt, 3,2 - 3,49 % kol 1,8 - 2,2 % kisel < 0,15 % svavel < 0,15 % fosfor 0,3 - 0,8 % mangan 0,2 - 0,4 % krom 0,1 - 0,4 % molybden 0,03 - 0,3 % vanadin 0,3 - 1,0 % koppar < 0,15 % niob 0,007 - 0,015 % titan 0,005 - 0,017 % kväve och resten järn och föroreningar.

2. Legering enligt krav 1, innefattande 3,3 - 3,4 % kol 1,8 - 2,2 % kisel < 0,1 % Svavel < 0,05 % fosfor 0,4 - 0,6 % mangan 0,2 - 0,4 % krom 0,2 - 0,3 % molybden 0,05 - 0,1 % vanadin.

3. Legering enligt krav 1 eller 2, kännetecknad av att vanadin forefinns i en mängd mindre än 0,1%. 10 l5 20 25

4. Legering enligt krav 1, 2 eller 3, kännetecknad av att aluminium fórefinns i en mängd mindre än 0,01 %.

5. Legering enligt något av kraven 1 - 4, kännetecknad av att nickel förefinns i en mängd mindre än 0,1 %.

6. Legering enligt något av kraven 1 - 5, kännetecknad av att tenn fiñrefinns i en mängd mindre än 0,1 %.

7. Gjuten fórbränningsmotorkomponent av en väsentligen perlitisk gråj ämsleger- ing, där närrmda legering innefattar 3,2 - 3,49 % kol 1,8 - 2,2 % kisel < 0,15 % svavel < 0,15 % fosfor 0,3 - 0,8 % mangan 0,2 - 0,4 % krom 0,1 - 0,4 % molybden 0,03 - 0,3 % vanadin 0,3 - 1,0 % koppar 0,007 - 0,015 % titan < 0,15 % niob 0,005 - 0,015 % kväve < 0,01 % aluminium och resten järn och föroreningar.

8. Komponent enligt krav 7, kännetecknad av att det är en motorblockskomponent eller en topplockskomponent.