CN101532116A

CN101532116A - 用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料及制备方法

Info

Publication number: CN101532116A
Application number: CN200910300622A
Authority: CN
Inventors: 彭斌; 彭文筑; 汪德会; 金杰
Original assignee: Guizhou Jinmo Science Industrial & Trade Co Ltd
Current assignee: Guizhou Jinmo Science Industrial & Trade Co Ltd
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2009-09-16
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: CN101532116B

Abstract

本发明公开了一种用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料及制备方法。材料的化学元素的组成为：硼0.02％～0.05％，铬0.15％～0.3％，铜0.2％～0.4％，钛0.04％～0.07％，碳2.8％～3.6％，硅2.5％～3.5％，锰0.6％～1.2％，磷0.15％～0.3％，硫＜0.06％，余下是铁。制备方法包括常规生产工艺，特点是：熔炼时，采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼；合金粉直接加入铁液中。本发明的材料具有较好的耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性和机械性能，以及抗拉强度高、加工性能良好和生产成本较低的特点，在综合性能指标上比较好，有着很好的性能价格比，特别适合于生产发动机气缸套。

Description

用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种耐磨材料，特别是用于生产气缸套的耐磨材料。

背景技术

气缸套作为内燃机的核心件、易损件之一，是影响发动机功率、使用寿命及环保尾气排放的重要零件。缸套和活塞环在气车发动机中组成一对摩擦副，其中任何一个组件磨损过大都会导致发动机大修。气缸套在工作中要受活塞环运动的摩擦，产生粘着磨损、磨料磨损，受油料(气体)燃烧产生的高温，高压燃气的影响，容易产生变形和机械性能下降；受到燃烧废气中酸性物质的腐蚀；因此气车缸套材料必须具备一定的机械强度、耐磨损、耐高温和腐蚀等性能，其中耐磨损最为重要。目前生产气缸套的材料主要有高(P)磷铸铁耐磨系、硼(B)铸铁耐磨系、铬钒钛(CrVTi)耐磨系和铬钼铜(CrMoCu)耐磨系。其中：高磷铸铁耐磨系有机械性能差，不能生产壁厚<1.5mm缸套、耐磨性不好，不适应高温、高压、高速发动机气缸，缸套容易产生缩松铸造缺陷，致密性差的缺点。硼(B)铸铁耐磨系有加工性差，刀具消耗大，生产效率低，过多高硬度的硼碳化对活塞环配副不好的缺点。铬钒钛耐磨系有容易形成D型石墨，早期抗粘着磨损差，容易形成早期磨损拉缸；机械性能不高；成本高的缺点。铬钼铜(CrMoCu)耐磨系则因为钼为稀有金属，有成本过高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料及制备方法。本发明的材料在综合性能指标上比较好，有着很好的性能价格比。

本发明的技术方案：用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料，其特征在于，化学元素的组成为：硼0.02％～0.05％，铬0.15％～0.3％，铜0.2％～0.4％，钛0.04％～0.07％，碳2.8％～3.6％，硅2.5％～3.5％，锰0.6％～1.2％，磷0.15％～0.3％，硫<0.06％，余下是铁。

用于生产上述气缸套材料的制备方法，包括常规生产工艺；其特征在于，熔炼时，采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼；合金粉直接加入铁液中。

与现有技术比较，本发明采用适宜的元素配比和生产方法，使得本发明的材料具有较好的耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性和机械性能，以及抗拉强度高、加工性能良好和生产成本较低的特点。本发明由于采用了①适宜的硼B、铬Cr、铜Cu和钛Ti和磷P的配比提高了材料的耐磨性；②适当地铬Cr、铜Cu以及硅Si的含量比一般铸铁(Si<2.5％)高，既提高了材料的热稳定性又提高了材料的耐腐蚀性能；③由于硼B、铬Cr、铜Cu的加入能够显著提高材料的抗拉性能，使得用本材料生产的汽车缸套的抗拉强度>HT250(国标要求>220Mpa)；④钛Ti既能够脱去铁液中的氧、硫又能够中和铁液中的氮，因而能够对铁液起到净化作用，钛元素的加入还细化了组织的共晶团和石墨，使得材料组织整体细化；⑤加入提高硬度的各合金元素含量低，形成单一硬质相数量不多，并且钛Ti是强烈促进石墨化元素，减少材料中由其他合金元素可能引起的白口、硬点，因此材料的加工性能良好。本发明在熔炼时，采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼。电炉利用率高(一般中频炉熔炼铁屑、铁块均为间断式熔炼)，由于铁屑直接回炉连续熔炼3～5分钟既可出一次铁水(现有的需要40～80分钟)，合理配比的多元微量合金粉采用随出炉铁液加入熔化的方式，不在炉中熔炼，使得烧损率降低，保证了微量合金的有效含量。

对本发明材料检测的性能指标如下：

序号	项目	计量单位	技术要求	检测结果
序号	项目	计量单位	技术要求	检测结果	1	硬度	HBW	≥190	242.5
2	硬度差	HBW	≤30	21	1	硬度	HBW	≥190	242.5
2	硬度差	HBW	≤30	21	3	石墨分布	级	1～4	1
4	石墨长度	μm	≤200	90	3	石墨分布	级	1～4	1
4	石墨长度	μm	≤200	90	5	硬质相数量	级	1～3	2a
6	硬质相呈聚集枝晶状	级	1	1a	5	硬质相数量	级	1～3	2a
6	硬质相呈聚集枝晶状	级	1	1a	7	硬质相大小	级	1～2	1
8	硬质相组成	级	1～2	1	7	硬质相大小	级	1～2	1
8	硬质相组成	级	1～2	1	9	含硼渗碳体和莱氏体	级	1	1a
10	基体游离铁素体评级	级	1～3	2	9	含硼渗碳体和莱氏体	级	1	1a

从上述检测指标可以看出，本发明材料的各项指标都很优异，特别适合于生产发动机气缸套。本发明的材料在综合性能指标上比较好，有着很好的性能价格比。本发明的技术方案是对下述实验例的综合。

B、Cr、Cu、Ti、Si、Mn、P对汽车缸套性能的影响

合金元素	耐磨性	耐热性	耐腐蚀性	机械性能	加工性能	其它
合金元素	耐磨性	耐热性	耐腐蚀性	机械性能	加工性能	其它	B	增加明显	增加	略有增加	B<0.05％提高	B>0.05％加工恶化

Cr	增加明显	增加明显	增加	Cr<0.5％显著提高	Cr<0.3％无影响Cr>0.5％加工恶化
Cr	增加明显	增加明显	增加	Cr<0.5％显著提高	Cr<0.3％无影响Cr>0.5％加工恶化	Cu	增加明显	增加	Cu>0.2％增加明显	显者提高	改善
Ti	增加	不明显	明显	Ti<0.08％不明显	改善明显	Cu	增加明显	增加	Cu>0.2％增加明显	显者提高	改善
Ti	增加	不明显	明显	Ti<0.08％不明显	改善明显	Si	无影响	Si>3％增加明显	Si>3％增加明显	在B、Cr、Cu、Ti作用下Si<3.5％不影响机械性能	改善
Mn	增加	增加	不明显	Mn<2％提高	Mn<1％改善Mn>1.25％恶化	Si	无影响	Si>3％增加明显	Si>3％增加明显	在B、Cr、Cu、Ti作用下Si<3.5％不影响机械性能	改善
Mn	增加	增加	不明显	Mn<2％提高	Mn<1％改善Mn>1.25％恶化	P	增加明显	略有增加	略有增加	P<0.4％不影响P>0.7％降低明显	P<0.5％不明显	P>0.4％易形成组织疏松

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明做任何限制的依据。

实施例。用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料，成品的化学元素的组成为：硼0.02％～0.05％，铬0.15％～0.3％，铜0.2％～0.4％，钛0.04％～0.07％，碳2.8％～3.6％，硅2.5％～3.5％，锰0.6％～1.2％，磷0.15％～0.3％，硫<0.06％，余下是铁。生产工艺包括常规生产工艺，合适的原材料配比、中频电炉熔炼、离心浇铸成型和机械加工；不同的是：采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼；再将按配比的多元微量合金粉加入出炉铁液中。由于铁屑直接回炉连续熔炼，3～5分钟既可出一次铁水(现有的工艺需要40—80分钟)；合金粉采用加入铁液熔化的方式，不在炉中熔炼，使得烧损率降低，保证微量合金的有效含量。

Claims

【权利要求1】一种用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料，其特征在于，该材料各组分的质量百分比为：硼0.02％～0.05％，铬0.15％～0.3％，铜0.2％～0.4％，钛0.04％～0.07％，碳2.8％～3.6％，硅2.5％～3.5％，锰0.6％～1.2％，磷0.15％～0.3％，硫<0.06％，余下是铁。
【权利要求2】如权利要求1所述用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料的制备方法，包括常规生产工艺；其特征在于，熔炼时，采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼；合金粉直接加入待出炉的铁液中。