CN105483512A - 一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法 - Google Patents

一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法，该蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的质量百分比成分为：C3.6-4.2、Si1.8-2.4、Mn0.3-0.5、Cu0.25-0.4、Ti0.2-0.4、V0.15-0.25、Nb0.1-0.2、Hf0.05-0.1、Pr0.04-0.05、Lu0.03-0.05、P0.02-0.04、S0.03-0.05、余量为Fe。本发明制得的蠕墨铸铁材料抗疲劳性优异，机械强度高，用该蠕墨铸铁材料所制造的柴油发动机缸体满足了使用寿命长的要求，同时尺寸和性能也稳定。

Description

一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种铸铁材料，具体涉及一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法。
背景技术
柴油发动机是由缸体和缸盖两大部分组成，通过螺栓相互连接起来，其中缸体是柴油发动机乃至汽车中最重要的零件之一，是柴油发动机的基础零件和骨架，同时又是柴油发动机总装配时的基础零件。缸体的作用是支承和保证活塞、连杆、曲轴等运动部件工作时的准确位置；保证柴油发动机的换气、冷却和润滑；提供各种辅助系统、部件及柴油发动机的安装。柴油发动机缸体材料的加工质量直接影响柴油发动机的质量，进而影响到汽车整体的质量，因此柴油发动机缸体的性能长期以来一直受到国内外汽车生产企业的重视。铸铁材料由于具有很好的强韧性、耐热性、铸造性能和阻尼减震性能,一直是柴油发动机缸体的理想材料。
但随着现代柴油发动机功率密度的不断提高,柴油发动机缸体承受的热负荷和机械负荷不断提高，这就要求缸体材料具有很好的抗疲劳性。而目前我国生产的蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的抗疲劳性已无法满足不了使用要求。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为：C3.6-4.2、Si1.8-2.4、Mn0.3-0.5、Cu0.25-0.4、Ti0.2-0.4、V0.15-0.25、Nb0.1-0.2、Hf0.05-0.1、Pr0.04-0.05、Lu0.03-0.05、P0.02-0.04、S0.03-0.05、余量为Fe。
一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、钛铁、钒铁、电解铜等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1510-1540℃；待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1460-1490℃出炉；
（2）铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为320-380℃，再将稀土镁钙锌蠕化剂、硅铁孕育剂的2/3和铁屑依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理：先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3硅铁孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置4-6min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1390-1410℃；
（3）对浇注成型的铸件进行热处理：先加热至370-430℃，保温2-3h，再加热至720-780℃，保温3-5h，水冷至410-440℃，保温3-4h；然后加热至830-870℃，保温4-6h，风冷至460-520℃，保温2-4h，再空冷至200-250℃，保温1-2h；最后加热至460-490℃，保温2-3h，再加热至915-945℃，保温5-8h，油冷至520-560℃，保温3-4h，再雾冷至220-260℃，保温1-2h，再空冷至常温。
本发明的有益效果：
本发明添加的Ti、V、Nb、Hf、Pr、Lu等合金元素，使制得的蠕墨铸铁材料的抗疲劳性比普通铸铁提高60-80%。本发明制得的蠕墨铸铁材料抗疲劳性优异，机械强度高，用该蠕墨铸铁材料所制造的柴油发动机缸体满足了使用寿命长的要求，同时尺寸和性能也稳定。
具体实施例方式
实施例
一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为：C3.6-4.2、Si1.8-2.4、Mn0.3-0.5、Cu0.25-0.4、Ti0.2-0.4、V0.15-0.25、Nb0.1-0.2、Hf0.05-0.1、Pr0.04-0.05、Lu0.03-0.05、P0.02-0.04、S0.03-0.05、余量为Fe。
一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的制备方法，包括以下步骤：
（1）按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、钛铁、钒铁、电解铜等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1525℃；待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1480℃出炉；
（2）铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为350℃，再将稀土镁钙锌蠕化剂、硅铁孕育剂的2/3和铁屑依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理：先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3硅铁孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置5min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1395℃；
（3）对浇注成型的铸件进行热处理：先加热至420℃，保温3h，再加热至750℃，保温4h，水冷至425℃，保温3.5h；然后加热至860℃，保温5h，风冷至495℃，保温3h，再空冷至230℃，保温1.5h；最后加热至480℃，保温2.5h，再加热至935℃，保温6h，油冷至540℃，保温4h，再雾冷至240℃，保温1.5h，再空冷至常温。
经检验，成品化学成分为：C3.88%、Si2.02%、Mn0.44%、Cu0.36%、Ti0.32%、V0.23%、Nb0.16%、Hf0.076%、Pr0.042%、Lu0.037%、P0.033%、S0.041%、余量为Fe。其力学性能为：抗拉强度389Mpa，屈服强度327Mpa，硬度214HBS，伸长率3.4%。

Claims (2)

1.一种高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料，其特征在于，其质量百分比成分为：C3.6-4.2、Si1.8-2.4、Mn0.3-0.5、Cu0.25-0.4、Ti0.2-0.4、V0.15-0.25、Nb0.1-0.2、Hf0.05-0.1、Pr0.04-0.05、Lu0.03-0.05、P0.02-0.04、S0.03-0.05、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的高抗疲劳蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、钛铁、钒铁、电解铜等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1510-1540℃；待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1460-1490℃出炉；
（2）铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为320-380℃，再将稀土镁钙锌蠕化剂、硅铁孕育剂的2/3和铁屑依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理：先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3硅铁孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置4-6min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1390-1410℃；
（3）对浇注成型的铸件进行热处理：先加热至370-430℃，保温2-3h，再加热至720-780℃，保温3-5h，水冷至410-440℃，保温3-4h；然后加热至830-870℃，保温4-6h，风冷至460-520℃，保温2-4h，再空冷至200-250℃，保温1-2h；最后加热至460-490℃，保温2-3h，再加热至915-945℃，保温5-8h，油冷至520-560℃，保温3-4h，再雾冷至220-260℃，保温1-2h，再空冷至常温。
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