CN103131942A - 内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁及制法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁及制法，属于铸造方法领域，其特征在于所述的高蠕化率蠕墨铸铁由以下化学成分组成：碳3.4％～3.7％；硅2.0％～2.5％；锰0.5％～0.8％；磷0～0.08％P；硫0～0.04％；铁为余量；显微组织中珠光体面积占50～70％，铁素体面积占30～50％。显微组织中珠光体面积占50～70％，铁素体的面积占30～50％。其力学性能如下：抗拉强度σb≥320MPa～400MPa、延伸率δ＝1～4％、硬度HB160～230。由于铁水成分在共晶点附近，结晶范围窄，流动性好，铸造性能优良，铸件缩孔、缩松倾向小，易于获得健全的汽缸盖、汽缸体铸件，提高汽缸盖、汽缸体的使用寿命，当然，会对提高内燃机性能和使用寿命起到关键作用。
Description
技术领域
本发明涉及一种内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁及制法，属于铸造方法领域。
背景技术
在现有技术中，铸造生产内燃机汽缸体、汽缸盖大多采用高强度灰口铸铁材质，如灰铸铁HT250、灰铸铁HT300等。在实际使用过程中，灰铁材质的汽缸盖、汽缸体时常出现热疲劳裂纹，这是灰口铸铁的特点决定的，由于灰铁的延伸率几乎为零，受热冲击能力较差。而蠕墨铸铁的抗拉强度比一般高强度灰铸铁高，有一定的延伸率，抗疲劳性能优于一般的高强度灰铸铁。但由于蠕墨铸铁的铸造生产难度较大，虽有些铸造厂家生产蠕墨铸铁，却难以稳定地获得高蠕化率的蠕墨铸铁。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是：提供一种内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁及制法，能够问题得到高蠕化率蠕墨铸铁，为内燃机汽缸盖、汽缸体铸造生产厂家广泛采用高蠕化率蠕墨铸铁提供可靠的制造方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁，其特征在于所述的高蠕化率蠕墨铸铁由以下化学成分组成：
碳 3.4％～3.7％；
硅 2.0％～2.5％；
锰 0.5％～0.8％；
磷 0～0.08％P；
硫 0～0.04％；
铁为余量；
显微组织中珠光体面积占50～70％，铁素体面积占30～50％。
本产品力学性能如下：320Mpa≤抗拉强度≤400MPa，延伸率为1～4％，硬度为HB为160～230，蠕化率VG(％)为85～100％。
所述的内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁的制法如下：采用Z14、Z18、Q12、Q10铸造生铁、洁净无锈的低碳钢类废钢、干净的球墨铸铁、蠕墨铸铁回炉料、硅铁(含Si75％)、锰铁(含Mn65％)作为炉料，投入到电炉中，调节炉料，使电炉中最终铁液化学成分为上述高蠕化率蠕墨铸铁的化学成分组成，出炉温度为1520℃～1550℃，出炉后进行蠕化处理，蠕化处理后开始浇注铸件，浇注铸件的温度为1400℃～1440℃。
其中硅铁中要求含Si质量为75％，锰铁中含Mn质量为65％。
所述蠕化处理采用倒包法，蠕化处理中使用蠕化剂和孕育剂。
所述的孕育剂为总物料质量的0.6％的SiFe75和0.2％的SiCa。
所述的蠕化剂采用蠕化剂WCV-5型，加入量为总物料质量的0.45％-0.9％。
所述蠕化剂采用蠕化剂WCV-5型，其中WCV-5型蠕化剂的成分为：
铼 9～11％；
镁 4～6％；
钙 1～3％；
铝 1～3％；
硅 40～44％；
余量为铁。
蠕化处理采用倒包法：蠕化剂放在堤坝包的包底，为防粘包可在蠕化剂下面垫草木灰；为防漂浮氧化，可在蠕化剂上面盖一层孕育硅铁粒、再撒些聚渣剂或干净无锈球铁屑。生产时，先用一经过烘烤的铁水包承接电炉中熔化好的铁液，并用电子吊钩称计量准确，误差控制在±5Kg/t，紧跟着将铁液中的熔渣除净，撒上聚渣剂，然后，将该包吊运到装好蠕化剂的堤坝包旁边，待温度适宜即可倒包进行蠕化处理。孕育剂在铁水倒入堤坝包1/3～2/3时随流加入。蠕化处理完毕，立即取样察看铁液蠕化情况。如果蠕化良好，马上进行浇注；如果蠕化不良可补加20％的蠕化剂，蠕化反应完毕重新取样观察，良好则进行浇注，否则，铁水回炉重新调整；如果蠕化过头，蠕化率偏低(球墨偏多)，立即吊至电炉前补加10％原铁水，然后重新取样观察，蠕化良好方可浇注。
本发明的有益效果是：别于传统蠕墨铸铁制造方法之处是获得高蠕化率的蠕墨铸铁，蠕化率达到85％以上，而且对化学成分有特殊要求，使其碳当量与蠕化率相对应，处于共晶点附近(WB，％)：3.4～3.7C、2.0～2.5Si、0.5～0.8Mn＜0.08P、＜0.03S，余为Fe，显微组织中珠光体面积占50～70％，铁素体的面积占30～50％。其力学性能如下：抗拉强度σb≥320MPa～400MPa、延伸率δ＝1～4％、硬度HB160～230。由于铁水成分在共晶点附近，结晶范围窄，流动性好，铸造性能优良，铸件缩孔、缩松倾向小，易于获得健全的汽缸盖、汽缸体铸件，提高汽缸盖、汽缸体的使用寿命，当然，会对提高内燃机性能和使用寿命起到关键作用。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步描述。
实施例1
使用容量为3吨中频感应电炉熔炼铁液，使用铸造生铁(张店钢铁厂生产的Z14)生产蠕墨铸铁，使用直读光谱仪快速分析铁液化学成分，倒包法蠕化处理，铸造生铁电炉中原铁液中S含量控制在0.025％～0.045％，相对应的蠕化剂加入量如下表：
(表中数据为质量百分比)
本实施例中原铁液含硫量为0.027％，加入的蠕化剂为总物料量的0.50％，孕育剂加入量为总物料质量的0.6％的SiFe75和0.2％的SiCa。
由于影响蠕化的因素很多，蠕化剂的加入比例要根据蠕铁试样情况及时做出修正，一般炉料出现变化时，蠕化剂加入比例需调整的几率要大些。
蠕化剂成分为：铼9％；镁6％；钙3％；铝1％；硅44％；余量为铁。
采用本发明所述的蠕墨铸铁制造方法生产蠕墨铸铁材质的柴油机汽缸盖，大大提高了汽缸盖的使用寿命，杜绝了柴油机保修期内出现汽缸盖疲劳裂纹的现象，使柴油机的可靠性成倍提高，蠕化率为93％，抗拉强度为340MPa～390Mpa，延伸率在3％，成品率达93％。
实施例2
使用容量为2吨中频感应电炉熔炼铁液，使用济南庚辰钢铁厂生产的Z14铸造生铁生产的蠕墨铸铁的回炉料，使用直读光谱仪快速分析铁液化学成分，倒包法蠕化处理，本实施例中原铁液含硫量为0.03％，加入的蠕化剂为总物料量的0.58％，孕育剂为总物料质量的0.6％的SiFe75和0.2％的SiCa。
蠕化剂成分为：铼11％；镁4％；钙1％；铝3％；硅40％；余量为铁。
采用本发明所述的蠕墨铸铁制造方法生产蠕墨铸铁材质的柴油机汽缸盖，大大提高了汽缸盖的使用寿命，杜绝了柴油机保修期内出现汽缸盖疲劳裂纹的现象，使柴油机的可靠性成倍提高，蠕化率为94％，抗拉强度为340MPa～390Mpa，延伸率在2％，成品率达94％。
实施例3
使用容量为2吨中频感应电炉熔炼铁液，使用球墨铸铁，使用直读光谱仪快速分析铁液化学成分，倒包法蠕化处理，本实施例中原铁液含硫量为0.037％，加入的蠕化剂为总物料量的0.70％，孕育剂为总物料质量的0.6％的SiFe75和0.2％的SiCa。
蠕化剂成分为：铼10％；镁5％；钙2％；铝2％；硅42％；余量为铁。
采用本发明所述的蠕墨铸铁制造方法生产蠕墨铸铁材质的柴油机汽缸盖，大大提高了汽缸盖的使用寿命，杜绝了柴油机保修期内出现汽缸盖疲劳裂纹的现象，使柴油机的可靠性成倍提高，蠕化率为90％，抗拉强度为340MPa～390Mpa，延伸率在4％，成品率达95％。
Claims (6)
1.一种内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁，其特征在于所述的高蠕化率蠕墨铸铁由以下化学成分组成：
碳 3.4％～3.7％；
硅 2.0％～2.5％；
锰 0.5％～0.8％；
磷 0～0.08％P；
硫 0～0.045％；
铁为余量；
显微组织中珠光体面积占50～70％，铁素体面积占30～50％。
2.根据权利要求1所述的内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁，其特征在于所述的内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁的制法如下：采用铸造生铁、球铁铸造生铁、洁净无锈的低碳钢类废钢、球墨铸铁、蠕墨铸铁回炉料、硅铁、锰铁作为炉料，投入到电炉中，调节炉料，使电炉中最终铁液化学成分为上述高蠕化率蠕墨铸铁的化学成分组成，出炉温度为1520℃～1550℃，出炉后进行蠕化处理，蠕化处理后开始浇注铸件，浇注铸件的温度为1400℃～1440℃。
3.根据权利要求2所述的内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁的制法，其特征在于所述蠕化处理采用倒包法，蠕化处理中使用蠕化剂和孕育剂。
4.根据权利要求3所述的内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁的制法，其特征在于所述的孕育剂为总物料质量的0.6％的SiFe75和0.2％的SiCa。
5.根据权利要求3所述的内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁的制法，其特征在于所述的蠕化剂采用蠕化剂WCV-5型加入量为总物料质量的0.45％-0.9％。
6.根据权利要求5所述的内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁的制法，其特征在于所述蠕化剂采用蠕化剂WCV-5型，其中蠕化剂WCV-5型的成分为：
铼 9～11％；
镁 4～6％；
钙 1～3％；
铝 1～3％；
硅 40～44％；
余量为铁。
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Denomination of invention: High creep rate vermicular graphite cast iron and its manufacturing method for cylinder bodies and cylinder heads of internal combustion engines Effective date of registration: 20231025 Granted publication date: 20160511 Pledgee: China postal savings bank, Yiyuan County branch, Limited by Share Ltd. Pledgor: SHANDONG YUANTONG MACHINERY Co.,Ltd. Registration number: Y2023980062646 |