CN105483515A - 一种高导热蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法 - Google Patents

一种高导热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导热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：C3.3-3.7、Si2.4-2.8、Mn0.5-0.7、Cu0.4-0.6、Cr0.3-0.5、Mo0.2-0.35、Sn0.1-0.3、Ag0.2-0.4、Sb0.05-0.15、Sm0.04-0.07、Ho0.03-0.04、Yb0.02-0.03、P0.04-0.05、S0.02-0.03、余量为Fe。本发明制得的蠕墨铸铁强度高，韧性好，导热系数高，耐热性好，耐疲劳，经久耐用。

Description

一种高导热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，具体涉及一种高导热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，不但要求缸体材料具有很好的强韧性、耐热性和抗疲劳性,还要求具有较优良的导热性能,以缓解由于局部过热引起的热应力。而目前我国生产的蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的导热性能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，提供一种高导热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：
一种高导热蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为：C3.3-3.7、Si2.4-2.8、Mn0.5-0.7、Cu0.4-0.6、Cr0.3-0.5、Mo0.2-0.35、Sn0.1-0.3、Ag0.2-0.4、Sb0.05-0.15、Sm0.04-0.07、Ho0.03-0.04、Yb0.02-0.03、P0.04-0.05、S0.02-0.03、余量为Fe。
一种高导热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、铬铁、钼铁、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1520-1550℃；待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1485-1505℃出炉；
（2）铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为340-420℃，再将稀土锌镁硅铁蠕化剂、稀土硅钡钙孕育剂的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稀土硅钡钙孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置3-5min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1420-1450℃；
（3）对浇注成型的铸件进行热处理：先加热至490-520℃，保温3-4h，空冷至200-250℃，保温1-2h；然后加热至640-690℃，保温4-5h，风冷至380-440℃，保温2-3h，再水冷至190-230℃，保温1-2h；最后加热至360-390℃，保温2-3h，再加热至580-620℃，保温3-5h，再加热至870-910℃，保温4-6h，雾冷至450-500℃，保温2-4h，再油冷至330-370℃，保温1.5-2.5h，再空冷至常温。
本发明的有益效果：
本发明采用Sn、Ag,、Sb、Sm、Ho、Yb等多元合金的复合加入,可细化石墨,增加珠光体含量,并细化珠光体层片间距,使其分布更加均匀，从而提高蠕墨铸铁的力学性能，同时经过合理科学的蠕化处理后，可显著提高蠕墨铸铁的导热系数。本发明制得的蠕墨铸铁强度高，韧性好，导热系数高，耐热性好，耐疲劳，经久耐用。
具体实施例方式
实施例
一种高导热蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为：C3.3-3.7、Si2.4-2.8、Mn0.5-0.7、Cu0.4-0.6、Cr0.3-0.5、Mo0.2-0.35、Sn0.1-0.3、Ag0.2-0.4、Sb0.05-0.15、Sm0.04-0.07、Ho0.03-0.04、Yb0.02-0.03、P0.04-0.05、S0.02-0.03、余量为Fe。
一种高导热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、铬铁、钼铁、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1530℃；待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1495℃出炉；
（2）铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为380℃，再将稀土锌镁硅铁蠕化剂、稀土硅钡钙孕育剂的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稀土硅钡钙孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置4min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1440℃；
（3）对浇注成型的铸件进行热处理：先加热至515℃，保温4h，空冷至220℃，保温1h；然后加热至660℃，保温4h，风冷至420℃，保温3h，再水冷至210℃，保温1.5h；最后加热至360℃，保温2h，再加热至590℃，保温4h，再加热至880℃，保温4h，雾冷至470℃，保温3h，再油冷至350℃，保温2h，再空冷至常温。
经检验，成品化学成分为：C3.58%、Si2.67%、Mn0.64%、Cu0.55%、Cr0.42%、Mo0.31%、Sn0.24%、Ag0.38%、Sb0.099%、Sm0.068%、Ho0.035%、Yb0.027%、P0.046%、S0.024%、余量为Fe。其力学性能为：抗拉强度367Mpa，屈服强度304Mpa，硬度208HBS，伸长率3.8%，导热系数为52.7W·m-1K-1。

Claims (2)

1.一种高导热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：C3.3-3.7、Si2.4-2.8、Mn0.5-0.7、Cu0.4-0.6、Cr0.3-0.5、Mo0.2-0.35、Sn0.1-0.3、Ag0.2-0.4、Sb0.05-0.15、Sm0.04-0.07、Ho0.03-0.04、Yb0.02-0.03、P0.04-0.05、S0.02-0.03、余量为Fe。
2.根据权利要求1所述的高导热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、铬铁、钼铁、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1520-1550℃；待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1485-1505℃出炉；
（2）铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为340-420℃，再将稀土锌镁硅铁蠕化剂、稀土硅钡钙孕育剂的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稀土硅钡钙孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置3-5min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1420-1450℃；
（3）对浇注成型的铸件进行热处理：先加热至490-520℃，保温3-4h，空冷至200-250℃，保温1-2h；然后加热至640-690℃，保温4-5h，风冷至380-440℃，保温2-3h，再水冷至190-230℃，保温1-2h；最后加热至360-390℃，保温2-3h，再加热至580-620℃，保温3-5h，再加热至870-910℃，保温4-6h，雾冷至450-500℃，保温2-4h，再油冷至330-370℃，保温1.5-2.5h，再空冷至常温。
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