CN101967599A

CN101967599A - 一种离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂及其制备方法

Info

Publication number: CN101967599A
Application number: CN 201010279629
Authority: CN
Inventors: 刘胜新; 侯起飞; 孙玉福; 孙华为; 杨娟; 乔宇鹏
Original assignee: ZYNP Corp
Current assignee: Central Plains Nei Pei Group Plc
Priority date: 2010-09-13
Filing date: 2010-09-13
Publication date: 2011-02-09
Anticipated expiration: 2030-09-13
Also published as: CN101967599B

Abstract

本发明涉及一种蠕墨铸铁生产用蠕化剂，特别涉及一种离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂及其制备方法。所述蠕化剂重量百分组成如下：20-36％的稀土，2-5％的镁，0-4％钙，0-3％的钡，0-4％铝，40％-45％的硅，余量为铁；其中稀土为镧或富镧混合稀土，稀土和镁的比为5-12∶1。在离心铸造工况下，能稳定地生产出蠕化率不低于80％，基体为珠光体或贝氏体的蠕墨铸铁，使用简单，效果明显、蠕化稳定，克服了蠕化过程中铸件断面分层和蠕化范围窄的缺点。

Description

一种离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂及其制备方法

(一)技术领域

本发明涉及一种蠕墨铸铁生产用蠕化剂，特别涉及一种离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂及其制备方法。

(二)背景技术

气缸套是发动机的关键零件之一，目前其材质多为普通灰铸铁或合金灰铸铁。该类气缸套主要是依靠降低碳当量和合金强化来满足强度和耐磨性的要求，抗拉强度一般为300MPa以下，强度和耐磨性较差，不能满足大功率发动机机器对节能、降耗、减排的发展要求。蠕墨铸铁的石墨形态介于片状石墨和球状石墨之间，呈蠕虫状。蠕墨铸铁强度介于球墨铸铁和灰铸铁之间，和灰铸铁相比又有类似的防振、导热能力及铸造性能，同时具有比灰铸铁更好的塑性和耐疲劳性能，因此，蠕墨铸铁的应用，特别是在欧洲得到了长足的发展。这是在发现蠕墨铸铁后，首次作为一种材质在国外发动机缸体等重要铸件上得到的广泛使用，应用的同时又掀起了进一步深入研究的高潮。和合金灰铸铁气缸套相比，蠕墨铸铁气缸套具有高强度、高耐磨性和成本低的优点。

目前，国内外的蠕墨铸铁产品几乎全部采用砂型铸造，用离心铸造方法生产蠕墨铸铁的报道相当少。离心铸造生产气缸套采用的是水冷金属型，和砂型铸造相比，铸型冷却速度快，透气性差，浇注过程中铁水易氧化且容易卷入气体。蠕化处理是蠕铁生产的关键，其中蠕化剂的选择是否合适将决定蠕墨铸铁产品的蠕化效果。欲保证蠕墨铸铁的蠕化效果必须采用与其生产工艺相适应的蠕化剂。目前我国商用蠕化剂可分为镁系、稀土系和钙系，广泛用于砂型铸造中，采用砂型铸造方法生产的蠕墨铸铁，其蠕化率一般在50-80％，蠕化范围波动大。现有的商用蠕化剂尚不能满足离心铸造蠕墨铸铁气缸套的生产要求。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂，以提高离心铸造生产出的蠕墨铸铁汽缸套的蠕化效果。

本发明采用的技术方案如下：

一种离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂，所述蠕化剂重量百分组成如下：20-36％的稀土，2-5％的镁，0-4％钙，0-3％的钡，0-4％铝，40-45％的硅，余量为铁；其中稀土为镧或镧含量不低于40％的富镧混合稀土，稀土和镁的重量比为5-12∶1。

所述蠕化剂的粒度为3-25mm。

本发明蠕化剂的突出特点就是高稀土含量和高镁比，这样可以降低镁在铸铁中的球化作用，提高蠕化剂的稳定性。钙、钡和铝的加入主要是减缓蠕化衰退，扩大蠕化范围。使用该蠕化剂能够安全有效地用于离心铸造生产蠕墨铸铁气缸套，其蠕化率不低于80％，基体为珠光体或贝氏体，克服了以往蠕化过程中铸件断面分层和蠕化范围窄的缺点。

本发明还进一步提供了一种所述的离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂的制备方法，按照蠕化剂中各成分的含量，将对应原料纯镧或富镧混合稀土、金属镁锭、硅铁、硅钡、硅钙及铁加入熔炼炉中，升温熔化，至温度1250-1500℃时加入铝锭，搅拌均匀后倒入金属锭模中。

使用时将合金锭破碎成粒度为3-25mm的块状。蠕化剂的合理加入量可通过快速光谱仪测定残稀土和残镁的比例，并配合快速金相法观察试样金相组织来调整确定。当蠕化剂量不足时，金相中会存在A型石墨、B型石墨或E型石墨；蠕化量太大时，会导致残留稀土和残留镁的量过大，易形成大量球状石墨，类似球墨铸铁。

本发明相对于现有商用蠕化剂，具有以下优点：

在离心铸造工况下，能稳定地生产出蠕化率不低于80％，基体为珠光体或贝氏体的蠕墨铸铁，使用简单，效果明显、蠕化稳定，克服了蠕化过程中铸件断面分层和蠕化范围窄的缺点。

(四)附图说明

图1为实施例1离心铸造得到的气缸套内、外壁石墨形态及基体组织；

图2为实施例2离心铸造得到的气缸套内、外壁石墨形态及基体组织；

图3为实施例3离心铸造得到的气缸套内、外壁石墨形态及基体组织。

(五)具体实施方式：

以下以具体实施例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：

以下实施例中的蠕化剂由纯镧或富镧混合稀土、金属镁锭、硅铁、硅钡、硅钙、铝锭，铁在熔炼炉中熔制而成，其中先将除铝锭之外的其他原料加入如焦炭坩埚、油炉或电炉这样的熔炼炉中，快速升温至1250-1500℃时加入铝锭，搅拌后倒入金属锭模中。

蠕化处理前的铁液化学成分如表1所示，表中的比例为质量百分比。

表1

实施例1

蠕化剂中RE(稀土)为纯镧，RE：Mg＝6，Mg为3.5％(质量百分比，下同)，Ca为2.5％，Ba为1％，Al为1.8％，Si含量为45％，余量为铁；蠕化剂加入量为铁液质量的0.6％，离心铸造得到的气缸套整个断面石墨分布均匀，内壁、外壁蠕化率均大于85％，基体为珠光体，抗拉强度Rm为530N/mm²，硬度HBW10/3000为276。与之相应的金相组织如附图1所示。

实施例2

蠕化剂中RE为富镧混合稀土，RE：Mg＝8.3，Mg为2.5％，Al为1.5％，Si含量为40％，余量为铁；蠕化剂加入量为0.7％，离心铸造得到的气缸套整个断面石墨分布均匀，内壁、外壁蠕化率均大于85％，基体为珠光体，抗拉强度Rm为590N/mm²，硬度HBW10/3000为270。与之相应的金相组织如附图2所示。

实施例3

蠕化剂中RE为纯镧，RE：Mg＝9.0，Mg为3.0％，Ca为4％，Ba为1.5％，Al为2.5％，Si含量为42％，余量为铁；蠕化剂加入量为0.8％，离心铸造得到的气缸套整个断面石墨分布均匀，内壁、外壁蠕化率均大于85％，基体为珠光体，抗拉强度Rm为610N/mm²，硬度HBW10/3000为270。与之相应的金相组织如附图3所示。

实施例4

蠕化剂中RE为纯镧，RE：Mg＝11，Mg为2.4％，Ca为2.5％，Ba为2.5％，Al为1.5％，Si含量为44％，余量为铁；蠕化剂加入量为0.75％，离心铸造得到的气缸套整个断面石墨分布均匀，内壁、外壁蠕化率均大于85％，基体为珠光体，抗拉强度Rm为630N/mm²，硬度HBW10/3000为276。

实施例5

蠕化剂中RE为为富镧混合稀土，RE：Mg＝12，Mg为2.0％，Ca为2％，Ba为3％，Al为1.5％，Si含量为45％，余量为铁；蠕化剂加入量为0.7％，离心铸造得到的气缸套整个断面石墨分布均匀，内壁、外壁蠕化率均大于85％，通过热处理后得到贝氏体基体，抗拉强度Rm为750N/mm²，硬度HBW10/3000为280。

Claims

1.一种离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂，其特征在于，所述蠕化剂重量百分组成如下：20-36％的稀土，2-5％的镁，0-4％钙，0-3％的钡，0-4％铝，40％-45％的硅，余量为铁；其中稀土为镧或镧含量不低于40％的富镧混合稀土，稀土和镁的重量比为5-12∶1。

2.如权利要求1所述的离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂，其特征在于，所述蠕化剂的粒度为3-25mm。

3.权利要求1所述的离心铸造生产蠕墨铸铁汽缸套用蠕化剂的制备方法，其特征在于，按照蠕化剂中各成分的含量，将对应原料纯镧或富镧混合稀土、金属镁锭、硅铁、硅钡、硅钙及铁加入熔炼炉中，升温熔化，至温度1250～1500℃时加入铝锭，搅拌均匀后倒入金属锭模中，冷却即得。