CN106048400B - 一种用于空调压缩机缸体的球墨铸铁及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组份：C、Si、Mn、P、S、Cu、Mg、Ti、Sr、Zr、Cr、B、V、Zn、Re、Sn、Pb、Be、Sc、Li、Ni、La，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。该球墨铸铁包括多种非金属、金属和过渡金属元素，这些元素的加入并互相配合，提高了空调压缩机缸体的抗氧化性、耐腐蚀性、耐磨蚀性以及抗压及抗震能力，从而延长了空调压缩机缸体在恶劣工况下的使用寿命。

Description

一种用于空调压缩机缸体的球墨铸铁及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料领域，特别涉及一种用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，还涉及该球墨铸铁的制备方法。
背景技术
随着汽车制造行业的发展，汽车空调技术的研究越来越快。汽车空调压缩机是其中的核心部件，汽车空调压缩机通常采用斜盘轮转活塞进行压缩，斜盘高速旋转可达3000转/min，在旋转工作时会对气体进行压缩吸气等过程，此时需要有良好的排气及密封阀板组件。缸体是空调压缩机中重要的部件，现有空调压缩机缸体具有多方面的缺陷：一是通常为铁芯缸体，自重较大，使用不便；二是由于使用铁质缸体，因此需要使用铁质的活塞环，因此摩擦系数很大；三是由于活塞和缸孔的摩擦系数大因此压缩机的空载扭矩大；四是因扭矩较大因此需要消耗较大发动机动力，能源消耗非常大。
现有空调压缩机缸体材料一般为普通铁质材质，耐磨性差，由于空调压缩机内部斜轮高速旋转，常规铁质缸体在恶劣环境下工作，导致铸铁材质的空调压缩机缸体寿命不长。
发明内容
发明目的：本发明的目的是提供一种强度高、塑性高、流动性能好、压铸件生产中易脱模的球墨铸铁及其制备方法。
技术方案：本发明提供的一种用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组份：C 2.3-2.8％，Si 3.6-4.6％，Mn 0.46-0.48％，P 0.09-0.11％，S 0.01-0.03％，Cu 0.26-0.28％，Mg 0.86-0.88％，Ti 0.21-0.23％，Sr 0.76-0.78％，Zr 0.66-0.68％，Cr 0.27-0.29％，B 0.46-0.50％，V 0.42-0.44％，Zn 0.76-0.78％，Re 0.16-0.18％，Sn 0.25-0.27％，Pb 0.66-0.68％，Be 0.10-0.12％，Sc 0.18-0.20％，Li 0.43-0.45％，Ni 0.56-0.58％，La 0.01-0.03％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。
作为改进，包括以下重量百分比的组份：C 2.4-2.6％，Si 3.8-4.0％，Mn 0.46-0.48％，P 0.09-0.11％，S 0.01-0.03％，Cu 0.26-0.28％，Mg 0.86-0.88％，Ti 0.21-0.23％，Sr 0.76-0.78％，Zr 0.66-0.68％，Cr 0.27-0.29％，B 0.47-0.49％，V 0.42-0.44％，Zn 0.76-0.78％，Re 0.16-0.18％，Sn 0.25-0.27％，Pb 0.66-0.68％，Be 0.10-0.12％，Sc 0.18-0.20％，Li 0.43-0.45％，Ni 0.56-0.58％，La 0.01-0.03％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。
作为另一种改进，包括以下重量百分比的组份：C 2.5％，Si 3.9％，Mn 0.47％，P0.10％，S 0.02％，Cu 0.26-0.28％，Mg 0.87％，Ti 0.22％，Sr 0.77％，Zr 0.67％，Cr0.28％，B 0.48％，V 0.43％，Zn 0.77％，Re 0.17％，Sn 0.26％，Pb 0.67％，Be 0.11％，Sc0.19％，Li 0.44％，Ni 0.57％，La 0.2％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。
本发明还提供了上述用于空调压缩机缸体的球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)选料：按待制备球墨铸铁的各元素重量份选料；
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼，浇铸得到自耗电极棒；
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒重熔，得到球墨铸铁重熔锭，真空自耗过程中，在自耗电极棒上绑缚钙铁线；
(4)对球墨铸铁重熔锭开坯、锻打、热轧，得球墨铸铁盘条，对球墨铸铁盘条退火处理，即得球墨铸铁。
其中，步骤(3)中，钙加入量为0.4-0.8％。
其中，步骤(3)中，制得的球墨铸铁重熔锭的氧含量≤12ppm、氮含量≤50ppm、氢含量≤5ppm。
其中，步骤(4)中，退火处理工艺为880-900℃保温2-3h，降温至730-750℃保温4-6h，再迅速浸入水中瀑水处理。
本发明还提供了一种使用寿命长的空调压缩机缸体，包括缸体本体、前盖、后盖；所述前盖和后盖分别设于缸体本体两端面；所述前盖中心设有转臂轴孔，转臂轴孔周围均匀设有一组通孔；所述缸体内设有转臂轴套，所述转臂轴套周围均匀设有一组空压室；所述缸体本体自外向内包括防腐层、铝基层、镀铜层和二硫化钼层；所述防腐层的厚度为1-2mm；镀铜层的厚度为0.5-2mm；所述二硫化钼层的厚度为1-2mm；所述缸体为球墨铸铁缸体，所述球墨铸铁包括以下重量百分比的组份：C 2.3-2.8％，Si 3.6-4.6％，Mn0.46-0.48％，P0.09-0.11％，S 0.01-0.03％，Cu 0.26-0.28％，Mg 0.86-0.88％，Ti 0.21-0.23％，Sr0.76-0.78％，Zr 0.66-0.68％，Cr 0.27-0.29％，B 0.46-0.50％，V 0.42-0.44％，Zn0.76-0.78％，Re 0.16-0.18％，Sn 0.25-0.27％，Pb 0.66-0.68％，Be 0.10-0.12％，Sc 0.18-0.20％，Li 0.43-0.45％，Ni 0.56-0.58％，La 0.01-0.03％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。
有益效果：本发明提供的用于空调压缩机缸体的球墨铸铁包括多种非金属、金属和过渡金属元素，这些元素的加入并互相配合，提高了空调压缩机缸体的抗氧化性、耐腐蚀性、耐磨蚀性以及抗压及抗震能力，从而延长了空调压缩机缸体在恶劣工况下的使用寿命。
本发明提供的球墨铸铁重量轻、质量好、强度高、塑性高，流动性能好，压铸空调压缩机缸体时易脱模，制备工艺简单、成本较低。
该球墨铸铁纯度高、质量好，本发明通过严格控制各种非金属、金属和过渡金属元素的含量，从而提高了球墨铸铁的强度和塑性。
该球墨铸铁中硅含量较高，使硅的结晶温度能够接近共晶点，从而可极大的减少合金中缩松缺陷的形成，显著提高铸件组织的致密度，从而进一步提高了铸铁的塑性。
该球墨铸铁中锶含量较高，有利于合金净化熔体、去除杂质、细化枝晶组织、阻碍再结晶和晶粒长大、提高合金热稳定性，从而提高该球墨铸铁的强度和塑性；同时有利于改善压铸产品的脱模性能。
附图说明
图1为本发明的空调压缩机缸体的结构示意图；
图2为本发明的空调压缩机缸体的左视图；
图3为缸体本体的局部放大图。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料配比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
实施例1
用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组份：C 2.3％，Si3.6％，Mn 0.46％，P 0.09％，S 0.01％，Cu 0.26％，Mg 0.88％，Ti 0.23％，Sr 0.78％，Zr0.68％，Cr 0.27％，B 0.46％，V 0.42％，Zn 0.76％，Re 0.18％，Sn 0.27％，Pb 0.68％，Be0.12％，Sc 0.18％，Li 0.43％，Ni.58％，La 0.03％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。
本发明还提供了上述用于空调压缩机缸体的球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)选料：按待制备球墨铸铁的各元素重量份选料；
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼，浇铸得到自耗电极棒；
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒重熔，得到球墨铸铁重熔锭，真空自耗过程中，在自耗电极棒上绑缚钙铁线；钙加入量为0.4％；制得的球墨铸铁重熔锭的氧含量≤12ppm、氮含量≤50ppm、氢含量≤5ppm；
(4)对球墨铸铁重熔锭开坯、锻打、热轧，得球墨铸铁盘条，对球墨铸铁盘条退火处理，即得球墨铸铁；其中，退火处理工艺为880℃保温3h，降温至730℃保温6h，再迅速浸入水中瀑水处理。
实施例2
用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组份：C 2.8％，Si4.6％，Mn 0.48％，P 0.11％，S 0.03％，Cu 0.28％，Mg 0.86％，Ti 0.21％，Sr 0.76％，Zr0.66％，Cr 0.29％，B 0.50％，V 0.44％，Zn 0.78％，Re 0.16％，Sn 0.25％，Pb 0.66％，Be0.10％，Sc 0.20％，Li 0.45％，Ni 0.56％，La 0.01％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。
本发明还提供了上述用于空调压缩机缸体的球墨铸铁的制备方法，包括以下步骤：
(1)选料：按待制备球墨铸铁的各元素重量份选料；
(2)采用真空感应熔炼炉冶炼，浇铸得到自耗电极棒；
(3)采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒重熔，得到球墨铸铁重熔锭，真空自耗过程中，在自耗电极棒上绑缚钙铁线；钙加入量为0.8％；制得的球墨铸铁重熔锭的氧含量≤12ppm、氮含量≤50ppm、氢含量≤5ppm；
(4)对球墨铸铁重熔锭开坯、锻打、热轧，得球墨铸铁盘条，对球墨铸铁盘条退火处理，即得球墨铸铁；其中，退火处理工艺为900℃保温2h，降温至750℃保温4h，再迅速浸入水中瀑水处理。
实施例3
用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组份：C 2.4％，Si3.8％，Mn 0.46％，P 0.09％，S 0.01％，Cu 0.26％，Mg 0.88％，Ti 0.23％，Sr 0.78％，Zr0.68％，Cr 0.27％，B 0.47％，V 0.42％，Zn 0.76％，Re 0.18％，Sn 0.27％，Pb 0.68％，Be0.12％，Sc 0.18％，Li 0.43％，Ni.58％，La 0.03％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。实施例4
用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，包括以下重量百分比的组份：C 2.6％，Si4.0％，Mn 0.48％，P 0.11％，S 0.03％，Cu 0.28％，Mg 0.86％，Ti 0.21％，Sr 0.76％，Zr0.66％，Cr 0.29％，B 0.49％，V 0.44％，Zn 0.78％，Re 0.16％，Sn 0.25％，Pb 0.66％，Be0.10％，Sc 0.20％，Li 0.45％，Ni 0.56％，La 0.01％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。实施例5
作为另一种改进，包括以下重量百分比的组份：C 2.5％，Si 3.9％，Mn 0.47％，P0.10％，S 0.02％，Cu 0.26-0.28％，Mg 0.87％，Ti 0.22％，Sr 0.77％，Zr 0.67％，Cr0.28％，B 0.48％，V 0.43％，Zn 0.77％，Re 0.17％，Sn 0.26％，Pb 0.67％，Be 0.11％，Sc0.19％，Li 0.44％，Ni 0.57％，La 0.2％，其余为铁，各组分质量百分比之和为100％。
实施例6
将实施例1至5的用于空调压缩机缸体的球墨铸铁铸成试棒，测定其力学性能。
表1实施例1至5的用于空调压缩机缸体的球墨铸铁试棒的力学性能
实施例7
使用寿命长的空调压缩机缸体，包括缸体本体1、前盖2、后盖3；前盖2和后盖3分别设于缸体本体1两端面；前盖2中心设有转臂轴孔4，转臂轴孔4周围均匀设有一组通孔11；缸体1内设有转臂轴套5，转臂轴套5周围均匀设有一组空压室6；缸体本体1自外向内包括防腐层7、铝基层8、镀铜层9和二硫化钼层10；防腐层7的厚度为1-2mm；镀铜层9的厚度为0.5-2mm；二硫化钼层10的厚度为1-2mm；所述缸体1为实施例1至5球墨铸铁制得的缸体。

Claims (4)

1.一种用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：C2.3-2.8%，Si 3.6-4.6%，Mn 0.46-0.48%，P 0.09-0.11%，S 0.01-0.03%，Cu 0.26-0.28%，Mg0.86-0.88%， Ti 0.21-0.23%，Sr 0.76-0.78%，Zr 0.66-0.68%，Cr 0.27-0.29%，B 0.46-0.50%，V 0.42-0.44%，Zn 0.76-0.78%，Re 0.16-0.18%，Sn 0.25-0.27%，Pb 0.66-0.68%，Be0.10-0.12%，Sc 0.18-0.20%，Li 0.43-0.45%，Ni 0.56-0.58%，La 0.01-0.03%，其余为铁，各组分质量百分比之和为100%。
2.根据权利要求1所述的一种用于空调压缩机缸体的球墨铸铁，其特征在于：包括以下重量百分比的组份：C 2.4-2.6%，Si 3.8-4.0%，Mn 0.46-0.48%，P 0.09-0.11%，S 0.01-0.03%，Cu 0.26-0.28%，Mg 0.86-0.88%， Ti 0.21-0.23%，Sr 0.76-0.78%，Zr 0.66-0.68%，Cr 0.27-0.29%，B 0.47-0.49%，V 0.42-0.44%，Zn 0.76-0.78%，Re 0.16-0.18%，Sn 0.25-0.27%，Pb 0.66-0.68%，Be 0.10-0.12%，Sc 0.18-0.20%，Li 0.43-0.45%，Ni 0.56-0.58%，La 0.01-0.03%，其余为铁，各组分质量百分比之和为100%。
3.一种权利要求1至2任一项所述的用于空调压缩机缸体的球墨铸铁的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）选料：按待制备球墨铸铁的各元素重量份选料；
（2）采用真空感应熔炼炉冶炼，浇铸得到自耗电极棒；
（3）采用真空自耗重熔炉对自耗电极棒重熔，得到球墨铸铁重熔锭，真空自耗过程中，在自耗电极棒上绑缚钙铁线；钙加入量为0.4-0.8%；制得的球墨铸铁重熔锭的氧含量≤12ppm、氮含量≤50 ppm、氢含量≤5 ppm；
（4）对球墨铸铁重熔锭开坯、锻打、热轧，得球墨铸铁盘条，对球墨铸铁盘条退火处理，即得球墨铸铁；退火处理工艺为880-900℃保温2-3h，降温至730-750℃保温4-6h，再迅速浸入水中瀑水处理。
4.一种使用寿命长的空调压缩机缸体，其特征在于：包括缸体本体（1）、前盖（2）、后盖（3）；所述前盖（2）和后盖（3）分别设于缸体本体（1）两端面；所述前盖（2）中心设有转臂轴孔（4），转臂轴孔（4）周围均匀设有一组通孔（11）；所述缸体（1）内设有转臂轴套（5），所述转臂轴套（5）周围均匀设有一组空压室（6）；所述缸体本体（1）自外向内包括防腐层（7）、铝基层（8）、镀铜层（9）和二硫化钼层（10）；所述防腐层（7）的厚度为1-2mm；镀铜层（9）的厚度为0.5-2mm；所述二硫化钼层（10）的厚度为1-2mm；所述缸体（1）为球墨铸铁缸体，所述球墨铸铁包括以下重量百分比的组份：C 2.3-2.8%，Si 3.6-4.6%，Mn 0.46-0.48%，P 0.09-0.11%，S 0.01-0.03%，Cu 0.26-0.28%，Mg 0.86-0.88%， Ti 0.21-0.23%，Sr 0.76-0.78%，Zr0.66-0.68%，Cr 0.27-0.29%，B 0.46-0.50%，V 0.42-0.44%，Zn 0.76-0.78%，Re 0.16-0.18%，Sn 0.25-0.27%，Pb 0.66-0.68%，Be 0.10-0.12%，Sc 0.18-0.20%，Li 0.43-0.45%，Ni 0.56-0.58%，La 0.01-0.03%，其余为铁，各组分质量百分比之和为100%。
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