JUNHO/2010

CGI AND HPI “KEY POINTS”

• OUTSTANDING TENSILE STRENGTH RANGE: 300‐450 MPa.

• LOW THERMAL CONDUCTIVITY.

• LOWER VIBRATION DAMPING.

• LOWER MACHINABILITY LEVEL, HENCE HIGHER MACHINING COSTS.

•MICRO STRUCTURE STRONGLY DEPENDENT FROM DIFFERENT WALL THICKNESS INSIDE THE SAME CAST.

• HIGHER SHRINK RATE, HENCE PRESENTING TWICE THE TREND TO PROMOTE LEAKAGE ON THE CAST’S INTERNAL GALLERIES (WATER, OIL OR FUEL).

• HIGHER PRODUTION COST RELATED TO THE DRASTIC CHANGES ON FOUNDRY PROCESSES.

• PRESENTS A WIDE TENSILE STRENGTH INTERFACE WITH THE CGI’S ALLOY: 300‐370 MPa.

• OUTSTANDING THERMAL CONDUCTIVITY.

• OUTSTANDING VIBRATION DAMPING CAPACITY .

• GOOD MACHINABILITY LEVEL.

• LOW MICRO STRUCTURAL DEPENDENCE FROM DIFFERENT WALL TICKNESS INSIDE THE SAME CAST.

• PRESENTS THE SAME AND WELL KNOWN SHRINK RATE FROM TRADITIONAL GRAY IRON ALLOYS.

• REQUIRES NO RADICAL CHANGES INSIDE THE FOUNDRY PROCESSES.

• PRESENTS A GOOD THERMAL FATIGUE LEVEL COMPATIBLE WITH THE CURRENT GRAY IRON ALLOYS ( Mo BASED ).

CGI ‐ ALLOY HPI ‐ ALLOY

ABOUT HPI

HPI: THE PRIME CONCEPT

TO PROMOVE THE BEST INTERACTION RANGE AMONG 5 METALLURGICAL FUNDAMENTS IN MATERIAL ENGINEERING.

OXIDATION NUCLEATION CHEMISTRYEUTETIC

SOLIDIFICATIONEUTECTOIDIC

SOLIDIFICATION

HPI: THE MICRO ESTRUCTURETYPICALLY HYPOEUTECTIC MATRIZ: 100% PEARLITICGRAPHITE A; SIZE 4‐6BRINELL HARDNESS: < 240TENSILE STRENGTH: > 350 MPa

HPI: PROCESS ACHIEVEMENT

TO GET THE MAXIMUM CONTRIBUTION FROM EACH ONE OF THE METALLURGICAL FUNDAMENTS

EUTECTIC SOLIDIFICATION

STRATEGIC APPROACH

TO GET A CONFORTABLE RANGE BETWEEN THE STABLE AND META‐STABLE TEMPERATURES

TO KEEP THE TRADITIONAL PEARLITIZERS ALREADY WELL KNOWN BY THE MARKET

TO OPTIMIZE THE “Si / C” RATE

TO MEASURE THE CHILLING TREND ON HPI EUTECTIC PHASE

MANGANESE, SULPHUR AND SILICON INFLUENCE OVER THE EUTECTIC TEMPERATURE RANGE

( FROM S. Schwenkel and R. Döpp RESEARCH )

THERMODYNAMIC APPROACH

OM FRAS AND LOPEZ RESEARCH)

*Qd = *Qa

b.f(T ‐ Ti) / (.t)½ c.V.(Ti – T) / ∂t

TEGRATING ON THE LIMITS BETWEEN URING AND LIQUIDUS TEMPERATURE

LIMITS    ( T  Tp FOR TIME  t = 0 ) ( T = TL FOR TIME t )

∫ ∂t  (.t)½   ∫ cV(Ti‐T) / b.f.(T‐Ti)

Ln (TL – Ti) = ‐ (2b / cM½). t½ + Ln (TP – Ti)

GETTING THE MODULUS CAST

CONCLUSION

Ln (1210 30) = ‐ (2x0,09 / 5,95xMxπ½)x30½ + Ln (1435 – 30)M = 0,5348  THEORETICAL MODULUS 

FROM A FAST COOLING SAMPLEMc =  . M Mc = 2,60 x 0,5348      Mc = 1,39  CORRECTED

THE ACTUAL MODULUS VALUE ( MC = 1,39 ) RESULTED FROM THE POURING TEMPERATURE 

PROPERTIES TRADITIONAL GRAY IRON

CGI (COMPACT GRAPHITE IRON)

AT TRANSFER RATE [W/m°K]

HPI (HIGH PERFORMANCE IRON)

HARDNESS[HB]

ENSILE STRENGHT[MPa]

ATIGUE STRENGTHMPa] : (By Rotating

Bending)

MACHINING [KM] : lling by ceramic tool400m/min speed)

CARBIDES (%)

50

200 UP TO 250

180 UP TO 270

100

12

MAX. 1%

HERMAL FATIGUE CLES] (TemperatureRange 50 – 600°C)

10,5 X 10³

50

230 UP TO 250

300 UP TO 370

180

10

MAX 2%

19 X 10³

35

207 UP TO 255

300 UP TO 450

200

6

MAX 2%

23 X 10³

PROPERTIES TRADITIONAL GRAY IRON

CGI (COMPACT GRAPHITE IRON)

MICRO STRUCTURE

HPI (HIGH PERFORMANCE IRON)

ROSITY / SHRINKAGE[TENDENCY]

DAMPING FACTOR[%]

MPACT ON ENGINE EMISSIONS

POISSON’S RATE

DENSITY (g / cm³)

Pearlite‐FerriteGraph. A, 2/5

1,0

100

We have no measured values for such item; however, being a tensilestrength function the engine emissions of our HPI alloy shall present

a very similar  value related to the CIG alloy

0,26

7,20

LASTIC MODULUS[GPa] 110

1,5

100

0,26

7,20

140

3,0

50

0,26

7,20

145

Pearlite 100%Graph. A, 4/5

Pearlite 100% Graph. Compact 80%+Graph

Ductile 20%