專利名稱：蠕墨鑄鐵氣缸套及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蠕墨鑄鐵氣缸套及其制備方法。
(二 )背景4支術(shù)
目前，社會上在使用的氣缸套多釆用低的碳當量、加入較多的合金元素， 依靠合金強化來滿足強度和耐磨性，如磷合金氣缸套、硼合金氣缸套、鉬鎳銅
合金氣缸套等，這些材質(zhì)抗拉強度一般為200-300MPa,硬度為210-280HB,強 度和耐磨性較差，往往不能滿足當代高速、高強化、高性能、低排放、長壽命 內(nèi)燃機的要求。雖然現(xiàn)有機械性能和耐磨性較好的貝氏體灰鑄鐵氣缸套，但其 加入高含量的鎳鉬元素且等溫淬火工藝復(fù)雜，導(dǎo)致該種氣缸套生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種蠕墨鑄鐵氣缸套及其制備方法，所述蠕墨鑄鐵 氣缸套可以很好的滿足當代高速、高強化、高性能、低排放、長壽命內(nèi)燃機的 要求，且成本低、制備工藝簡單。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
蠕墨鑄鐵氣缸套，其化學(xué)成分按重量比計如下碳3. 4-3. 8%,硫< 0. 05%, 硅1. 8-2. 6%，磷《0. 50%，錳0. 5-1. 0%，鉻0. 2-0. 5%,銅0. 2-0. 5,余量為Fe。
進一步，所述化學(xué)成分按重量比計如下碳3.5-3.8%，硫《0. 05%，硅 1.8-2.6%,磷O. 2-0. 4%，錳O. 6—0.65%,鉻0. 2-0. 3%,銅0. 25—0. 4%,余量為Fe。
現(xiàn)有大部分的氣缸套都是采用灰口鑄鐵，由于灰口鑄鐵中的片狀石墨其尖 端部尖銳，割裂基體嚴重，在承受負荷時，尖端部易產(chǎn)生應(yīng)力集中，使鑄鐵強 度和韌性下降。蠕墨鑄鐵其石墨形態(tài)短而厚，端部圓滑，分布均勻，能抑制裂
紋的發(fā)生和擴展，且粗糙的表面能限制石墨脫落。蠕墨的共晶團下的凹面可以 儲油，從而使蠕墨鑄鐵具有良好的減磨性能，蠕墨的形態(tài)和灰鑄鐵相比，能大 大提高抗拉強度、疲勞強度、耐磨性能。蠕墨鑄鐵氣缸套中以上化學(xué)成分含量 的控制是本發(fā)明的重點，汽缸套中還含有一些可忽略不計的微量成分，是在蠕 化過程中加入進去的，只需要控制孕育劑和蠕化劑的添加量即可。采用本發(fā)明
所述的化學(xué)組成的蠕墨鑄鐵氣缸套工作表面硬度為260 320HB,抗拉強度cjb 為430 520MPa，符合高強度和高耐磨性要求，且成本相對較低，完全能滿足 當代高速、高強化、高性能、低排放、長壽命大功率內(nèi)燃機的要求。 本發(fā)明蠕墨鑄鐵氣缸套中各主要化學(xué)成分可以起到以下作用
1. 碳、珪
碳控制在3.4 3.8%，硅控制在1.8 2.6%;保證碳當量控制在4.4-4.7%， 保證鐵水具有良好的流動性；C低易產(chǎn)生白口、麻口， C高易產(chǎn)生石墨漂浮， 硅高不易控制鐵素體的數(shù)量。
2. 錳和鉻
對于蠕墨鑄鐵缸套，主要發(fā)揮它的高強度和高耐磨性能。故要求缸套的顯 微組織應(yīng)為珠光體基體，盡量減少鐵素體數(shù)量，穩(wěn)定珠光體元素應(yīng)適當增加， 加入適量的錳和鉻元素，可以控制鐵素體的數(shù)量，又不太增加鐵水的過冷度。
3. 銅
銅在鐵液一次結(jié)晶時有中等石墨化作用，降低白口傾向，同時有細化珠光 體基體的作用。
4. 磷、硫
一般生產(chǎn)蠕墨鑄鐵時認為P元素是有害元素，一般將P控制在0. 08%以下， 因為磷形成磷共晶后，降低了沖擊韌性，脆性增加，但對于缸套來說，提高缸 套的耐磨性是主要的，呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的磷共晶不僅提高了缸套硬度，更有利于提 高缸套的耐磨性，并且磷可以降低液相線溫度，提高鐵水的流動性，減少鐵水 的白口傾向，同時它對石墨蠕化影響不大，故將P控制在O. 20%-0. 40°/。之間。
S是蠕墨鑄鐵生產(chǎn)中最為有害的元素，原鐵液中S含量越高，消耗的蠕化 劑越多，形成的硫化物夾渣也越多，不但不易保證石墨的蠕化，而且容易使鑄
件產(chǎn)生夾渣缺陷，故最關(guān)鍵要保證硫含量低，且含量穩(wěn)定。
另外由于氧同疏一樣，極易與蠕化劑反應(yīng)，影響蠕化效果，因此生產(chǎn)過程 中，應(yīng)盡量控制鐵水氧化，盡可能避免鐵水吸氧。
本發(fā)明還提供了 一種制備上述蠕墨鑄鐵氣缸套的方法，具體按如下步驟進
行先按照如下重量百分比進行配料碳3. 4-3. 8°/。，硫《0. 05%，硅1. 2-1. 6%， 磷0. 2-0. 4%,錳0. 5-1. 0%，鉻0. 2-0. 5%，銅0. 2-0. 5%,余量為Fe;用變頻感 應(yīng)電爐熔煉配料，控制鐵液出爐溫度為1400-1500'C;出爐前對鐵水進行碳當 量分析，控制碳當量在4. 4-4. 7%;出火時向火包依次加入鐵液質(zhì)量的0. 6-0. 8% 的硅鋇孕育劑和0. 3-0. 5%的稀土硅鐵鎂合金蠕化劑，采用沖入法順流沖入火包 中；最后采用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件。
較好的，按照如下重量百分比進行配料碳3.5-3.8°/。，硫《0. 05%,硅 1. 2-1. 5%，磷0. 3-0. 4%，錳0. 6-0. 65%，鉻0. 2-0. 3%,銅0. 3-0. 4%，余量為 Fe。
制備采用感應(yīng)電爐熔煉，控制鐵液出爐溫度為1400-1500°C;孕育采用順 流孕育，蠕化要掌握時機，溫度控制在135(TC左右，不易過高過低；蠕化后迅 速除渣和澆鑄，防止蠕化劑燒損失效。成型采用金屬型離心鑄造，控制轉(zhuǎn)速為 1400-1500rad/min，采用的濕式涂料厚度控制在2-3mm,模具溫度控制在 420-480。C。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)，有以下優(yōu)點
本發(fā)明的蠕墨鑄鐵氣缸套具有良好的減磨性能、高的抗拉強度、疲勞強度， 性能優(yōu)于現(xiàn)有合金灰鑄鐵氣缸套，完全能滿足當代高速、高強化、高性能、低 排放、長壽命大功率內(nèi)燃機的要求，同時生產(chǎn)成本降低，性價比高，制備工藝 簡單。


圖1為實施例l得到的氣缸套石墨的金相圖； 圖2為實施例1得到的氣缸套基體的金相圖。
具體實施例方式
以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于
此
實施例1
按照各化學(xué)成分重量百分含量為碳3.75%,硫<0.05%,硅1.5%,磷0.35%, 錳0.6%，鉻0.35%，銅0.4%，余量為Fe進行配料。用變頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液， 爐前分析碳當量在4.58，在出火時順流向火包沖入鐵液質(zhì)量0.6%的硅鋇孕育 劑孕育和0.4%的稀土硅鐵鎂合金蠕化劑進行蠕化，出火溫度為1432。C鐵液出 爐；用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件。涂料厚度2mm左右、 模溫441°C,得到蠕墨鑄鐵氣缸套，其化學(xué)組成為碳3.78%，硫《0.05%，硅 2.28%,磷0.35%，錳0.6%,鉻0.36%,銅0.38%,余量為Fe。其抗拉強度為 433MPa，硬度為288HB。
實施例2
按照各化學(xué)成分重量百分含量為碳3.7%,硫《0.05%,硅1.4%,磷0.3%, 錳0.65%,鉻0.3%,銅0.35°/。，余量為Fe進行配料。用變頻感應(yīng)電爐熔煉鐵 液，爐前分析碳當量在4.51,在出火時順流向火包沖入鐵液質(zhì)量0.65%的硅鋇 孕育劑孕育和0.4%的稀土硅鐵鎂合金蠕化劑進行蠕化，控制溫度為1440。C鐵 液出爐；用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件。涂料厚度2mm 左右、模溫454。C,得到蠕墨鑄鐵氣缸套，其化學(xué)組成為碳3.75%,硫《0.05%， 硅2.08%，磷0.3%，錳0.61%，鉻0.3%,銅0.34%,余量為Fe;其抗拉強度 為443MPa，硬度為272HB。
實施例3
按照各化學(xué)成分重量百分含量為碳3.6%,硫《0.05%，硅1.35%,磷0.25%, 錳0.75%,鉻0.25%，銅0.4%，余量為Fe進行配料。用變頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液，
爐前分析碳當量在4.43,在出火時順流向火包沖入鐵液質(zhì)量0.7%的硅鋇孕育劑 孕育和0.5%的稀土硅鐵鎂合金蠕化劑進行蠕化，溫度為1450。C鐵液出爐；用金 屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件。涂料厚度2mm左右、模溫462 。C，得到蠕墨鑄鐵氣缸套，其化學(xué)組成為碳3.7Q/。，硫《0.05%，硅1.85%,磷 0.25%,錳0.75%，鉻0.27%,銅0.38%，余量為Fe;其抗拉強度為476MPa,硬 度為287HB。
實施例4
按照各化學(xué)成分重量百分含量為碳3.55%,硫《0.05%,硅1.25%,磷 0.25%，錳0.7%，鉻0.3%,銅0.4%,余量為Fe進行配料。用變頻感應(yīng)電爐熔 煉鐵液，爐前分析碳當量在4.57，在出火時順流向火包沖入鐵液質(zhì)量0.75%的 硅鋇孕育劑孕育和0.5%的稀土硅鐵鎂合金蠕化劑進行蠕化，溫度為1450。C鐵 液出爐；用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件。涂料厚度2 mm 左右、模溫455。C，得到蠕墨鑄鐵氣缸套，其化學(xué)組成為碳3.57%,硫<0.05%, 硅1.81%，磷0.25%,錳0.68%,鉻0.29%,銅0.35%,余量為Fe。其抗拉強 度為503MPa,硬度為296HB。
權(quán)利要求
1. 蠕墨鑄鐵氣缸套，其特征在于所述蠕墨鑄鐵氣缸套的化學(xué)成分按重量比計如下:碳3.4-3.8％，硫≤0.05％，硅1.8-2.6％，磷≤0.50％，錳0.5-1.0％，鉻0.2-0.5％，銅0.2-0.5％，余量為Fe。
2. 如權(quán)利要求1所述的蠕墨鑄鐵氣缸套，其特征在于所述化學(xué)成分組成如下 碳3. 5-3. 8%，硫《0. 05%，硅1. 8-2. 6%，磷0. 2-0. 4%,錳0. 6-0. 65%,鉻0. 2-0. 3%, 銅0. 25-0. 4%，余量為Fe。
3. 如權(quán)利要求1所述的蠕墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于按照如下重量 百分比進行配料碳3. 4-3. 8%,硫《0. 05%,硅1. 2-1. 6%，磷0. 2-0. 4%,錳 0. 5-1. 0%， 4各0. 2-0. 5%，銅0. 2-0. 5%,余量為Fe;用變頻感應(yīng)電爐熔煉配#+, 控制鐵液出爐溫度為1400-1500。C;出爐前對鐵水進行碳當量分析，控制碳當 量在4. 4-4. 7%;出火時向火包依次加入鐵液質(zhì)量的0. 6-0. 8%的硅鋇孕育劑和 0. 3-0. 5%的稀土硅鐵鎂合金蠕化劑，采用沖入法順流沖入火包中；最后采用金 屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件。
4. 如權(quán)利要求3所述的蠕墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于按照如下重量 百分比進行配料碳3.5-3.8%，硫<0. 05%,硅1.2-1.5%，磷0.3-0.4%,錳 0.6—0.65%,鉻O. 2-0. 3%，銅0. 3—0. 4%，余量為Fe。
5. 如權(quán)利要求3或4所述的蠕墨鑄鐵氣缸套的制備方法，其特征在于所述金屬 型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝，采用濕式涂料的厚度控制在2-3mm,模具溫度控 制在420-480°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蠕墨鑄鐵氣缸套及其制備方法。所述蠕墨鑄鐵氣缸套的化學(xué)成分按重量比計如下碳3.4-3.8％，硫≤0.05％，硅1.8-2.6％，磷≤0.50％，錳0.5-1.0％，鉻0.2-0.5％，銅0.2-0.5％，余量為Fe。本發(fā)明的蠕墨鑄鐵氣缸套具有良好的減磨性能、高的抗拉強度、疲勞強度，性能優(yōu)于現(xiàn)有合金灰鑄鐵氣缸套，完全能滿足當代高速、高強化、高性能、低排放、長壽命大功率內(nèi)燃機的要求，同時生產(chǎn)成本降低，性價比高，制備工藝簡單。
文檔編號C22C37/00GK101381838SQ20081023047
公開日2009年3月11日 申請日期2008年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月17日
發(fā)明者侯起飛, 超 徐, 殷建祥, 秦小才, 趙廣華 申請人:河南省中原內(nèi)配股份有限公司