CN104060150A - 加工性优异的高强度片状石墨铸铁及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及加工性优异的高强度片状石墨铸铁及其制造方法,更具体地讲,涉及如下的片状石墨铸铁及其制造方法:将包含在铸铁内的锰(Mn)和硫(S)及碳(C)和硅(Si)的含量、碳当量(CE)分别控制为特定比率,从而使石墨形状均匀,形成激冷(Chill)的可能性低,具有拉伸强度为350MPa以上的高强度,并且加工性和流动性优异。
Description
技术领域
本发明涉及加工性优异的高强度片状石墨铸铁及其制造方法,更具体地讲,涉及如下的片状石墨铸铁及其制造方法:通过将包含在铸铁内的锰(Mn)与硫(S)的含量比(Mn/S)、上述锰和硫的含量比(Mn/S)与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]、以及碳当量(CE)分别控制为特定比率,从而使石墨的形状均匀,形成激冷(chill)的可能性低,具有拉伸强度为350MPa以上的高强度且加工性优异。
背景技术
近年来,随着环保法规的强化,必须减少由发动机排出的环境污染物的含量,为了解决这个问题,需要提高发动机的爆发压力而提高燃烧温度。在如上所述提高了发动机的爆发压力时,为了承受爆发压力,需要提高构成发动机的发动机气缸体和气缸头的强度。
目前,作为用于发动机气缸体和气缸头的材料来使用的材料为添加有微量的铬(Cr)、铜(Cu)、锡(Sn)等的铁合金的片状石墨铸铁。这样的片状石墨铸铁由于其热导率、减震性能优异,并添加有微量的铁合金,因此不仅激冷(Chill)化的可能性低,而且铸造性也优异。但是,由于拉伸强度为150MPa~250MPa左右,因此在用于要求超过180bar的爆发压力的发动机气缸体和气缸头时受到限制。
另外,对于承受超过180bar的爆发压力的发动机气缸体和气缸头的材料而言,要求具有拉伸强度为300MPa左右的高强度。为此,需要另外添加铜(Cu)、锡(Sn)等珠光体稳定化元素或铬(Cr)、钼(Mo)等促进碳化物生成的元素,但是这种铁合金的添加潜在地包含激冷(Chill)化倾向,因此存在加重在如具有复杂形状的发动机气缸体和气缸头的薄壁部这样的部分发生激冷(Chill)的可能性的问题。在发生较多的激冷(Chill)的情况下,材料的脆性提高,因此出现承受冲击的能力差且机械性质下降的问题,并且存在加工性下降的问题。
最近,在具有片状石墨铸铁的优异的铸造性、减震性能以及热导率的同时满足300MPa以上的高拉伸强度的CGI(compacted graphite iron:蠕墨铸铁)铸铁用于爆发压力高的发动机气缸体和气缸头的材料。为了制造拉伸强度为300MPa以上的CGI铸铁,需要使用硫(S)、磷(P)这种杂质的含量低的高级生铁和熔解材料,需要对作为石墨构成元素的镁(Mg)进行精密的控制。但是镁(Mg)的控制比较困难,并且对出炉温度、出炉速度等熔解和铸造条件变化非常敏感,因此存在如下问题:发生CGI铸铁的材质缺陷和铸造缺陷的可能性高,制造成本上升。
另外,CGI铸铁与片状石墨铸铁相比,加工性相对差,在利用CGI铸铁制造发动机气缸体和气缸头时,不能在以往的片状石墨铸铁专用加工线上进行加工,必须变更到CGI铸铁专用加工线。因此,发生巨额的设备投资费用。
发明内容
本发明是为了解决上述的问题点而完成的,其目的在于,提供如下的片状石墨铸铁及其制造方法:在作为铸铁的五大元素的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)中添加合金元素,并且将碳当量(CE)、锰与硫的含量比(Mn/S)、锰和硫的含量比(Mn/S)与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]同时控制为特定范围,从而兼备高强度和优异的加工性。
另外,本发明的目的在于,提供通过控制成上述的特定含量比而具有稳定的物性和组织的铸铁,特别是,其目的在于,提供能够应用于形状复杂的大型发动机气缸体和/或大型发动机气缸头的片状石墨铸铁。
本发明提供片状石墨铸铁,其特征在于,包含:3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)、0.6%~0.8%的铜(Cu)、0.2%~0.4%的钼(Mo)以及余量的铁(Fe),以满足总重量百分比为100%,该片状石墨铸铁同时满足如下的化学组成:所述锰(Mn)含量相对于所述硫(S)含量之比(Mn/S)为7~28范围,所述锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比((Mn/S)/(C/Si))为5~18范围,碳当量(CE:Carbon Equivalent)为3.8~4.0范围。
另外,根据本发明的另一优选一例,所述片状石墨铸铁的拉伸强度(TensileStrength)为350MPa以上。
另外,根据本发明的另一优选一例,所述片状石墨铸铁在加工性试片的加工性评价时,在表示工具尖端(tip)的磨耗的VBmax值为0.45时的加工长度为6m以上。另外,所述片状石墨铸铁的楔形试片的激冷(Chill)深度为3mm以下
并且,本发明提供上述的高加工性片状石墨铸铁的制造方法。
更具体地讲,所述制造方法包括如下步骤:(ⅰ)制造包含3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)、0.6%~0.8%的铜(Cu)、0.2%~0.4%的钼(Mo)以及余量的铁(Fe)以满足总重量百分比为100%的铸铁熔汤,调节铸铁熔汤的化学组成,使得所述锰(Mn)含量相对于所述硫(S)含量之比(Mn/S)为7~28范围,所述锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比((Mn/S)/(C/Si))为5~18范围,碳当量(CE)为3.8~4.0范围;以及(ⅱ)将所述制造的铸铁熔汤出炉到杓子(ladle)并注入到所准备的铸模。
根据本发明的优选一例,所述步骤(i)的铸铁熔汤是向在高炉中熔化铸铁材料而制造的铸铁熔汤中添加0.6%~0.8%的铜(Cu)和0.2%~0.4%的钼(Mo)而制成的,在所述铸铁材料中,包含3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)以及余量的铁(Fe),以满足总重量百分比为100%。
另外,根据本发明的另一优选一例,在所述步骤(ⅱ)中添加一次以上的Fe-Si系接种剂。更具体地讲,在将铸铁熔汤出炉到杓子时、在将熔汤注入到所准备的铸模时、或者在该两个步骤中均添加所述Fe-Si系接种剂。
根据本发明,按照不同的碳当量(CE)、锰(Mn)与硫(S)的添加量之比(Mn/S)、以及锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比率[(Mn/S)/(C/Si)]而得到不同的拉伸强度、激冷深度以及加工性,而为了应用于形状复杂的部件,同时满足如下条件:碳当量(CE)为3.8~4.0,Mn/S比为7~28范围,锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比率[(Mn/S)/(C/Si)]为5~18范围。
如上所述,在本发明中,对添加到铸铁的碳(C)和硅(Si)的含量、锰(Mn)和硫(S)的添加量、锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比率[(Mn/S)/(C/Si)]、以及碳当量(CE)进行精密的控制,从而能够提供具有350MPa以上的高拉伸强度且加工性优异的片状石墨铸铁。
附图说明
图1概要地示出本发明的发动机气缸体和气缸头用高强度片状石墨铸铁的制造工序的一例。
图2示出用于测量本发明的片状石墨铸铁的激冷(Chill)深度的楔形试片。
图3示出本发明的片状石墨铸铁的加工性测量用试片。
图4示出本发明的片状石墨铸铁的加工性评价结果。
具体实施方式
下面,通过具体例示,对本发明进行详细说明。
本发明的特征在于,作为铸铁的成分使用铜(Cu)和钼(Mo),并且将铸铁内的碳当量(CE)、锰(Mn)与硫(S)的含量比(Mn/S)、上述锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]、以及碳当量(CE)分别控制为特定范围。
如上所述,如果调节为特定含量比,则锰(Mn)与铸铁内的硫(S)分别进行反应而形成MnS硫化物,所形成的MnS起到能够使片状石墨生长的强力的成核位点作用,因此抑制反应激冷(Chill)化,辅助完成健全的A型片状石墨的生长和结晶,能够同时实现高强度和优异的加工性。
此时,碳当量(CE)、锰与硫的含量比(Mn/S)、以及上述锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]是制造拉伸强度为350MPa以上且加工性优异的高强度片状石墨铸铁的最重要的因素。因此,本发明的片状石墨铸铁需要限定为以下例示的制造方法和相应的化学组成。
下面,对本发明的片状石墨铸铁的化学组成和上述片状石墨铸铁的制造方法进行说明。在此,各个元素的添加量为重量百分比,在下述内容中简单地表示为%。
<片状石墨铸铁>
本发明的高强度和高加工性片状石墨铸铁包含:3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)、0.6%~0.8%的铜(Cu)、0.2%~0.4%的钼(Mo)以及余量的铁(Fe),以满足总重量百分比为100%,并且该片状石墨铸铁具有如下化学组成:上述锰(Mn)含量相对于上述硫(S)含量之比(Mn/S)为7~28范围,上述锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]为5~18范围,碳当量(CE)为3.8~4.0范围。
在本发明中,在上述片状石墨铸铁中含有的各成分的添加理由和限定所添加的含量的范围的理由如下。
1)3.05%~3.25%的碳(C)
碳是获得健全的片状石墨结晶的元素。在本发明的片状石墨铸铁中,如果碳(C)含量小于3.05%,则结晶出作为不健全的片状石墨的D+E型石墨,发生激冷的概率高,导致加工性下降。另外,如果碳(C)含量超过3.25%,则随着结晶出过多的片状石墨而形成铁氧体(ferrite)组织,导致拉伸强度下降,因此不能得到高刚性片状石墨铸铁。因此,在本发明中,优选将碳(C)的含量限定为3.05%~3.25%。
2)2.1%~2.4%的硅(Si)
在添加与碳的比率为最佳的含量的硅(Si)时,能够使片状石墨结晶量最大化,降低激冷的发生并增加强度。在本发明的片状石墨铸铁中,如果硅(Si)含量小于2.1%,则因激冷(Chill)的形成而导致加工性下降,如果其含量超过2.3%,则因片状石墨的过多结晶而导致拉伸强度下降,由此不能获得高刚性片状石墨铸铁。因此,在本发明中,优选将硅(Si)的含量限定为2.1%~2.3%。
3)0.6%~3.4%的锰(Mn)
锰(Mn)是使珠光体内的层间间隔稠密而提高片状石墨铸铁的基质的元素。在本发明的片状石墨铸铁中,如果锰(Mn)含量小于0.6%,则不能对用于得到350MPa以上的拉伸强度的基质强化产生大影响,因此很难得到高刚性片状石墨铸铁,如果锰(Mn)含量超过3.4%,则与基质强化效果相比,碳化物稳定化效果更大,因此虽然拉伸强度上升但由于激冷化倾增加向而导致加工性下降。因此,在本发明中,优选将锰(Mn)的含量限定为0.6%~3.4%。
4)0.09%~0.13%的硫(S)
硫(S)与包含在熔汤中的微量元素进行反应而形成硫化物,这种硫化物起到片状石墨的成核位点作用,从而起到辅助片状石墨生长的作用。在本发明的片状石墨铸铁中,只有硫(S)的含量为0.09%以上时才能制造出高强度片状石墨铸铁。另外,如果硫(S)含量超过0.13%,则因硫(S)的偏析而导致材料的拉伸强度下降并且脆性增加,因此优选将本发明的硫(S)的含量限定为0.09%~0.13%。
5)0.04%以下的磷(P)
磷是在空气中进行的铸铁制造工序中自然添加的杂质的一种。这种磷(P)使珠光体稳定化,与包含在熔汤中的微量元素进行反应而形成磷化物(Steadite:斯氏体),从而起到强化基质和提高耐磨性的作用,但是如果上述磷(P)的含量超过0.06%,则脆性急剧增加。因此,在本发明中,优选将磷(P)的含量限定为0.04%以下。此时,磷(P)含量的下限值可超过0%,无需特别限定。
6)0.6%~0.8%的铜(Cu)
铜(Cu)作为片状石墨铸铁的基质强化元素,起到促进珠光体的生成并使其微细化的作用,因此是为了确保强度而所需的元素。在本发明的发动机气缸体和气缸头用高强度片状石墨铸铁中,如果铜(Cu)的含量小于0.6%,则导致拉伸强度的不足,但即使其添加量超过0.8%,也几乎没有与该超过量相应的添加效果,因此存在材料费上升的问题。因此,在本发明中,优选将铜(Cu)的含量限定为0.6%~0.8%。
7)0.2%~0.4%的钼(Mo)
钼(Mo)是如下元素:强化片状石墨铸铁的基质,由此提高材料的强度,并且提高在高温下的强度。在本发明的发动机气缸体和气缸头用高强度片状石墨铸铁中,如果钼(Mo)的含量小于0.2%,则不仅难以得到本发明所要求的拉伸强度,而且在爆发压力上升到220bar以上时,导致为了应用于工作温度高的发动机气缸体和气缸头的高温拉伸强度的不足。相反,如果钼(Mo)的含量超过0.4%,则在高温下基质强化效果增大而能够小幅提高拉伸强度,但由于生成Mo碳化物,因此存在加工性显著下降且材料费上升的问题。因此,在本发明中,优选将钼(Mo)的含量限定为0.2%~0.4%。
8)铁(Fe)
铁是本发明的铸铁的主材料。上述成分之外的余量的成分为铁(Fe),除此之外还包括一部分不可避免的杂质。
在本发明中,在如上所述限定片状石墨铸铁的化学组成的同时,将上述碳当量调节为3.8~4.0范围,将上述锰与硫的含量比(Mn/S)调节为7~28范围,并且还将上述锰和硫的含量比(Mn/S)与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]调节为5~18范围。由此,即使为了制造高强度片状石墨铸铁而添加大量的作为基质强化和碳化物稳定化元素的锰(Mn),也由于使石墨形状均匀且减少激冷化,因此能够得到拉伸强度为350MPa以上、减少激冷化且加工性优异的高强度片状石墨铸铁。
根据本发明的一例,具有上述的化学组成的片状石墨铸铁的拉伸强度(TensileStrength)为350MPa以上,可以是350MPa至380MPa范围。
根据本发明的一例,应用了具有上述化学组成的片状石墨铸铁的楔形试片的激冷深度为3mm以下。此时,测量激冷(chill)深度的楔形试片可以如图2所示。
另外,根据本发明的一例,在对应用了具有上述化学组成的片状石墨铸铁的加工性评价试片进行加工时,在作为磨耗度的VBmax为0.45时,加工长度可以是6m以上,优选为6m至11m。此时,加工性评价试片如图3所示,在上述加工性评价试片中,关于加工长度的上限值不作特别的限定。
<片状石墨铸铁的制造方法>
具有上述化学组成的本发明的高强度、高加工性片状石墨铸铁的制造方法如下。但是,不限于下述制造方法,可根据需要变更各工序的步骤或选择性地混用而实施。
当参照图1进行说明时,首先1)制造铸铁熔汤,在该铸铁熔汤中,包含3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)、0.6%~0.8%的铜(Cu)、0.2%~0.4%的钼(Mo)以及余量的铁(Fe),以满足总重量百分比为100%。
关于制造本发明的铸铁熔汤的方法不作特别限定,作为一例,使以上述的含量范围含有作为铸铁的五大元素的碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)的铸铁材料在高炉中熔化而制造铸铁熔汤,对此添加铜(Cu)、钼(Mo)等的铁合金而准备具有上述化学组成的铸铁熔汤。
在此,磷(P)可以作为杂质而包含在用于铸造的原材料中,或者也可以单独添加。另外,在本发明中上述熔汤中的化学组成的限定理由与在后述的片状石墨铸铁的化学组成的情况中叙述的理由相同,因此省略对此的说明。
此时,重要的一点是,在将本发明的片状石墨铸铁的化学组成限定为上述情况的同时,需要将上述锰(Mn)含量相对于上述硫(S)含量之比(Mn/S)调节为7~28范围,将上述锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]调节为5~18范围,并且在用CE=%C+%Si/3的方法来计算上述片状石墨铸铁的碳当量(CE:Carbon Equivalent)时,需要将该碳当量限定为3.8~4.0范围。
在本发明中,如果上述Mn/S的比小于7,则导致拉伸强度的下降,如果Mn/S的比超过28,则加工性有可能下降。另外,如果C/Si相对于上述Mn/S的比过高,则容易生成片状石墨且抑制反应激冷,但拉伸强度下降,相反,如果C/Si相对于上述Mn/S的比过低,则虽然拉伸强度上升,但不容易生成片状石墨且反应激冷增加。并且,在上述碳当量(CE)小于3.8的情况下,导致铸造缺陷和加工性的下降,而如果上述碳当量(CE)超过4.0,则由于过多地结晶出共晶石墨而导致拉伸强度下降。因此,通过如上所述限定Mn/S比、[(Mn/S)/(C/Si)]比以及碳当量(CE),从而即使为了制造高强度片状石墨铸铁而大量添加作为基质强化和碳化物稳定化元素的锰(Mn),也能够得到A型或A+D型片状石墨并减少激冷化,因此能够得到拉伸强度为350MPa以上、减少激冷化且加工性优异的高强度片状石墨铸铁。
对于如上所述制造的铸铁熔汤,利用碳当量测量仪、碳/硫分析器以及光谱分析仪来完成熔汤的成分分析。
2)之后,将上述铸铁熔汤盛到作为用于出炉的容器的杓子(ladle),然后注入到所准备的铸模,此时添加至少一次以上的Fe-Si系接种剂。
上述步骤的优选一例如下:从高强度片状石墨铸铁的材质稳定化侧面考虑,首先在出炉的同时添加Fe-Si系接种剂(一次接种处理),然后在注入的同时添加Fe-Si系接种剂(二次接种处理)。此时,所投入的接种剂的大小可以是直径0.5mm~3mm的范围,为了得到高强度片状石墨铸铁的材质稳定化效果而出炉到杓子时,关于接种剂的投入量,优选将其重量百分比(%)限定为0.3%±0.05%。
使用浸入式温度剂来测量完成出炉的杓子的熔汤温度,在测量完温度之后,向所准备的铸模注入熔汤。在注入到模具时,关于接种剂的投入量,优选将其重量百分比(%)限定为0.3%±0.05%。通过这样的工序,完成发动机气缸体和气缸头用高强度片状石墨铸铁的制造。
如上述制造的本发明的高强度和高加工性片状石墨铸铁与拉伸强度为350MPa以上的片状石墨铸铁相比,激冷倾向相对低,显示出优异的加工性。另外,即使添加大量的锰(Mn),激冷(Chill)化倾向也很低。因此,可应用于形状复杂的发动机气缸体、发动机气缸头或所有这些部件。
以下,对本发明的实施例进行更加详细的说明。但是,下述实施例是为了帮助理解本发明而例示的,不应解释为本发明的范围限定于此,在不脱离本发明的思想的情况下,可根据下述实施例进行各种变形和变更。
[实施例1-5和比较例1-6]
根据以下表1的组成而制造了实施例1~5和比较例1~6的片状石墨铸铁。
【表1】
区分 | C | Si | Mn | P | S | Cu | Mo | Mn/S | (Mn/S)/(C/Si) |
实施例1 | 3.16 | 2.23 | 1.511 | 0.034 | 0.127 | 0.768 | 0.375 | 11.90 | 8.40 |
实施例2 | 3.06 | 2.30 | 1.486 | 0.036 | 0.126 | 0.759 | 0.376 | 11.79 | 9.13 |
实施例3 | 3.25 | 2.1 | 2.52 | 0.030 | 0.09 | 0.672 | 0.343 | 28 | 18 |
实施例4 | 3.23 | 2.305 | 0.679 | 0.024 | 0.097 | 0.696 | 0.205 | 7 | 5 |
实施例5 | 3.09 | 2.29 | 1.479 | 0.034 | 0.128 | 0.738 | 0.298 | 11.55 | 8.56 |
比较例1 | 3.23 | 2.12 | 0.7 | 0.028 | 0.118 | 0.65 | 0.201 | 5.93 | 3.89 |
比较例2 | 3.23 | 2.1 | 1.013 | 0.031 | 0.15 | 0.605 | 0.4 | 6.75 | 4.39 |
比较例3 | 3.25 | 2.4 | 3.4 | 0.028 | 0.13 | 0.734 | 0.35 | 26.15 | 19.31 |
比较例4 | 3.25 | 2.1 | 0.6 | 0.028 | 0.13 | 0.64 | 0.275 | 4.62 | 2.98 |
比较例5 | 3.05 | 2.1 | 3.4 | 0.031 | 0.09 | 0.63 | 0.21 | 37.78 | 26.01 |
比较例6 | 3.1 | 2.8 | 1.4 | 0.2 | 0.13 | - | - | 10.77 | 9.73 |
首先,根据表1的组成,准备了含有碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、硫(S)、磷(P)的原汤。关于磷(P),不另外添加而使用在用于进行铸造的原材料中包含的杂质,只是将其含量调节为0.04%以下。
在出炉前,利用碳当量测量仪来测量碳当量(CE),将碳(C)的含量调节为3.05%~3.25%,将铜(Cu)、钼(Mo)、锰(Mn)等的铁合金调节为如上述表1那样的组成。此时,在出炉的同时,投入Fe-Si系接种剂而实施了一次接种。在出炉到杓子之后测量熔汤的温度,并向所准备的铸模注入了熔汤。此时,在注入的同时投入Fe-Si系接种剂而实施二次接种,由此制造了发动机气缸体和气缸头用片状石墨铸铁产品。
分别测量根据上述表1的组成而制造的实施例1~5和比较例1~6的铸铁的碳当量、拉伸强度、加工长度、激冷深度并在以下表2中示出。
【表2】
如上述表2所示,将Mn/S比调节为7~28范围、[(Mn/S)/(C/Si)]比调节为5~18范围、碳当量(CE)调节为3.8~4.0范围的实施例1~5的铸铁的拉伸强度为350MPa以上,加工长度为6m~11m范围。另外,激冷深度为3mm以下。
作为参考,比较例1~2是与实施例1~5组成含量和制造过程相同,但Mn/S比、锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]均脱离了本发明的组成范围的例子。
比较例3是与实施例1~5的组成含量和制造过程相同,但锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]、碳当量(CE)脱离了本发明的组成范围的例子。
比较例4~5是锰和硫的含量比(Mn/S)、锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]均脱离了本发明的组成范围的例子。特别是,比较例4是Mn/S远远脱离了本发明的组成范围的例子,比较例5是碳当量(CE)值未达到本发明的范围的例子。
比较例6是锰与硫的含量比(Mn/S)、锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比[(Mn/S)/(C/Si)]处于本发明的组成范围,但碳当量(CE)脱离了本发明的范围的例子。
从结果可知,本发明的高强度片状石墨铸铁同时具有稳定的拉伸强度、激冷深度和加工性,因此能够有效应用于要求拉伸强度为350MPa以上的高强度和优异的加工性的具备复杂形状的铸件。
Claims (8)
1.一种发动机气缸用片状石墨铸铁,其特征在于,包含:
3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)、0.6%~0.8%的铜(Cu)、0.2%~0.4%的钼(Mo)以及余量的铁(Fe),以满足总重量百分比为100%,
所述发动机气缸用片状石墨铸铁同时满足如下化学组成:
锰(Mn)含量相对于硫(S)含量之比(Mn/S)为7~28范围,
锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比(Mn/S)/(C/Si)为5~18范围,
碳当量为3.8~4.0范围。
2.根据权利要求1所述的发动机气缸用片状石墨铸铁,其特征在于,
拉伸强度为350MPa以上。
3.根据权利要求1所述的发动机气缸用片状石墨铸铁,其特征在于,
在加工性试片的加工性评价时,在磨耗度为0.45的情况下的加工长度为6m以上。
4.根据权利要求1所述的发动机气缸用片状石墨铸铁,其特征在于,
楔形试片的激冷深度为3mm以下。
5.一种发动机气缸用片状石墨铸铁的制造方法,其特征在于,包括如下步骤:
(ⅰ)制造包含3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)、0.6%~0.8%的铜(Cu)、0.2%~0.4%的钼(Mo)以及余量的铁(Fe)以满足总重量百分比为100%的铸铁熔汤,调节铸铁熔汤的化学组成,使得锰(Mn)含量相对于硫(S)含量之比(Mn/S)为7~28范围,锰和硫的含量比与碳和硅的含量比之间的比((Mn/S)/(C/Si))为5~18范围,碳当量(CE)为3.8~4.0范围;以及
(ⅱ)将所制造的所述铸铁熔汤出炉到杓子并注入到所准备的铸模。
6.根据权利要求5所述的发动机气缸用片状石墨铸铁的制造方法,其特征在于,
所述步骤(i)的铸铁熔汤是向在高炉中熔化铸铁材料而制造的铸铁熔汤中添加0.6%~0.8%的铜(Cu)和0.2%~0.4%的钼(Mo)而制成的,在所述铸铁材料中,包含3.05%~3.25%的碳(C)、2.1%~2.4%的硅(Si)、0.6%~3.4%的锰(Mn)、0.09%~0.13%的硫(S)、0.04%以下的磷(P)以及余量的铁(Fe),以满足总重量百分比为100%。
7.根据权利要求5所述的发动机气缸用片状石墨铸铁的制造方法,其特征在于,
在所述步骤(ⅱ)中添加一次以上的Fe-Si系接种剂。
8.根据权利要求7所述的发动机气缸用片状石墨铸铁的制造方法,其特征在于,
在将铸铁熔汤出炉到杓子时、在将熔汤注入到铸模时、或者在该两个步骤中均添加所述Fe-Si系接种剂。
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