CN105349879B - 一种发动机缸体 - Google Patents

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    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon

Abstract

本发明涉及一种发动机组件，具体为一种发动机缸体。解决高性能的大型发动机缸体的制备问题，提供了一种发动机缸体。其铸造合金中各个元素成分百分比含量如下：炭（C）3.3～3.5、锰（Mn）0.35～0.55、硅（Si）1.3～1.4、钼（Mo）0.2～0.3、钪(Sc）0.02～0.05、镧(La）0.03～0.08、镨(Pr）0.05～0.09、钆(Gd）0.1～0.13、钬(Ho）0.05～0.07、钕(Nd）0.2～0.4。多种稀土元素在铸铁中使奥氏体中的溶解度增加，因而阻碍铁素体生核成长，是很强的珠光体促成元素。显著提高灰铸铁的强度和硬度，相对于HT灰口铸铁，其性能平均提高了50%以上。

Description

一种发动机缸体
技术领域
本发明涉及一种发动机组件，具体为一种发动机缸体。
背景技术
发动机是汽车的心脏，发动机总成产品中最重要的零件便是缸体，它也是发动机的主体。其中铸铁缸体和缸盖的铸件毛坯又是决定发动机性能和品质的核心。而缸体是发动机的骨架和外壳。缸体在工作中承受气压力的拉伸和气压力与惯性力联合作用下的倾覆力矩的扭转和弯曲以及螺栓预紧力的综合作用。在这些大小、方向变化的力和力矩作用下、使机体产生横向和纵向的变形，变形超过许用值时将影响与机座相联零部件的可靠性和工作能力，尤其是活塞、连杆等零件的工作可靠性和耐磨性会受到严重影响，并导致发动机不能正常工作。因此，要求气缸体材料具有良好的综合性能，即应具有良好的强韧性、导热性、耐磨性、耐蚀等性能。缸体常用的材料有灰铁和铝合金两种。铝合金的密度小，重量轻，但刚度差、强度低及价格贵。所以除了某些发动机为了减轻重量而采用外，一般用灰铸铁作为缸体材料。目前，世界铸铁件的生产状况和趋势是：灰铸铁件的比例明显下降，但仍占优势；球墨铸铁件的产量持续增长，而蠕墨铸铁和特种铸铁也有了较大的发展。尽管在目前汽车轻量化发展趋势下，铸铁件受到铝合金铸件等强有力的挑战，但是，由于铸铁的缺口敏感性、减震性及耐磨性等优良性能是其他材料的优势，是制造复杂形状零件的首选材料。尤其是大型卡车的柴油发动机，铝合金几乎达不到要求，主要是使用铸铁作为缸体。目前灰铸铁的主要牌号是HT250、HT300等。为了适应大型卡车载重增加的需要，发动机的排量越来越大，对缸体的要求也有了新的要求。
发明内容
本发明为了解决高性能的大型发动机缸体的制备问题，提供了一种发动机缸体。
本发明的技术方案是，一种发动机缸体，其铸造合金中各个元素成分百分比含量如下：
炭（C）3.3 ～ 3.5、 锰（Mn）0.35 ～ 0.55、硅（ Si）1.3 ～ 1.4、钼Mo0.2 ～ 0.3、钪(Sc）0.02-0.05、镧(La）0.03-0.08、镨(Pr）0.05-0.09、钆(Gd）0.1-0.13、钬(Ho）0.05-0.07、钕(Nd）0.2-0.4。
稀土金属及其合金在炼钢中起脱氧脱硫作用，能使两者的含量都降低到0.001%以下，并改变夹杂物的稀土金属形态，细化晶粒，从而改善钢的加工性能，提高强度、韧性、耐腐蚀和抗氧化性等。稀土金属及其合金用于制造球墨铸铁、高强灰铸铁和蠕墨铸铁，能改变铸铁中石墨的形态，改善铸造工艺，提高铸铁的机械性能。
发动机缸体是汽车的“心脏”，壁厚差别大，且在工作中受到热冲击和热疲劳的作用，因而既要求具有良好的铸造性能，又要求具有良好的力学性能。因此，从铸造性能考虑，一般选择较高的碳当量。高的碳当量可使铁液具有良好的流动性能，充型完好，且可以减小白口倾向及铸件缩松、渗漏等缺陷。加入的少量稀土等元素对高碳当量灰铸铁的抗拉强度、硬度以及金相组织的影响十分明显。多种稀土元素在铸铁中使奥氏体中的溶解度增加，因而阻碍铁素体生核成长，是很强的珠光体促成元素。此外还可以细化珠光体组织，防止浇注后冷却时间长造成的晶粒和石墨片粗大的倾向，使铸件强度基本不变，硬度却有所提高，降低奥氏体临界转 变温度和强化铁素体基体，并可细化珠光体和石墨片。显著提高灰铸铁的强度和硬度，相对于HT灰口铸铁，其性能平均提高了50%以上。
具体实施方式
试验目的及内容 试验目的：调整在铁水中各个成分含量，测试对缸体铸件力学性能的影响。
试验内容： (1)分别以不同的元素比例制备三批铁水，并浇注缸体。并浇注2根标准试棒(#30x330mm)进行拉伸试验，测量其抗拉强度。 (2)在缸体铸件上取缸筒，缸面试样，然后检测其布氏硬度。
实施例1、一种发动机缸体，其铸造合金中各个元素成分百分比含量如下：
炭（C）3.3、 锰（Mn）0.55、硅（ Si）1.3、钼Mo 0.3、钪(Sc）0.02、镧(La）0.08、镨(Pr）0.05、钆(Gd）0.13、钬(Ho）0.05、钕(Nd）0.4，其余为铁元素。
实施例2、一种发动机缸体，其铸造合金中各个元素成分百分比含量如下：
炭（C）3.5、 锰（Mn）0.35、硅（ Si）1.31.4、钼Mo0.2、钪(Sc）0.05、镧(La）0.03、镨(Pr）0.09、钆(Gd）0.1、钬(Ho）0.07、钕(Nd）0.2，其余为铁元素。
实施例3、一种发动机缸体，其铸造合金中各个元素成分百分比含量如下：
炭（C）3.4、 锰（Mn）0.4、硅（ Si）1.35、钼Mo0.25、钪(Sc）0.03、镧(La）0.06、镨(Pr）0.07、钆(Gd）0.11、钬(Ho）0.06、钕(Nd）0.3，其余为铁元素。
在实际生产中控制其中其他元素含量P ≤ 0.015、 S ≤ 0.015、H ≤ 5PPm， O≤ 40PPm， N ≤ 50PPm，硫化物≤ 1.4，氧化物≤ 1.9。
以下为三个实施例检测数据：
硬度测试HB
抗拉强度测试Mpa
试棒1 试棒2 平均
实施例1 334 320 327
实施例2 328 322 325
实施例3 319 315 317

Claims (1)

1. 一种发动机缸体，其特征是铸造合金中各个元素成分百分比含量如下：炭（C）3.4、锰（Mn）0.4、硅（ Si）1.35、钼Mo0.25、钪(Sc）0.03、镧(La）0.06、镨(Pr）0.07、钆(Gd）0.11、钬(Ho）0.06、钕(Nd）0.3，其余为铁元素，控制其中其他元素含量P ≤ 0.015、 S ≤ 0.015、H≤ 5PPm， O ≤ 40PPm， N ≤ 50PPm，硫化物≤ 1.4，氧化物≤ 1.9。
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