CN106077529B - 提升珠光体的孕育剂、使用方法以及采用该孕育剂的缸体 - Google Patents

提升珠光体的孕育剂、使用方法以及采用该孕育剂的缸体 Download PDF

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Abstract

本发明涉及金属材料领域，本发明公开了一种提升珠光体的孕育剂，其化学成分及其重量份数为：碳化硅的重量份数为0.49‑0.51，锡的重量份数为0.025‑0.035,锑的重量份数为0.025‑0.0.035,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.4‑0.5,硅锶的重量份数为0.07‑0.09。本发明还公开了一种使用上述孕育剂提升珠光体的方法，其具体包括以下的步骤：步骤一、将占铁水重量份数0.5±0.01%的碳化硅加入铁水表面，搅拌3±1min；其中铁水温度1450±50℃。步骤二、在铁水转运包内加入锡、锑、硅锰铬特种孕育剂，重量份数分别为0.03±0.005%，0.03±0.005%，0.45±0.05%，冲入铁水后，转入浇注包。步骤三、在浇注时全程采用硅锶随流孕育，重量份数为0.08±0.01%。本发明使得保证薄壁处珠光体＞95%，使缸体物理性能得到有效提升。

Description

提升珠光体的孕育剂、使用方法以及采用该孕育剂的缸体
技术领域
本发明涉及发动机缸体技术领域，特别涉及一种提升珠光体的孕育剂、使用方法以及采用该孕育剂的缸体。
背景技术
发动机的缸体组件主要由缸体、气缸或气缸套、缸盖、气缸垫及油底壳等组成，缸体组件是发动机的骨架，安装着发动机的所有主要零件和附件，承受运动中的各种载荷。因此对缸体的材质有很高的要求，基体组织决定了缸体的材质，而通常缸体3±0.5mm壁厚位置的珠光体只有40-50％，这严重制约了缸体的使用寿命。
CN201510476382.X公开了一种铸铁用孕育剂，涉及金属材料领域，其化学成分及其重量百分比为:Si：50％-63％，Ga：15％-20％，Al：1.5％-2.5％，RE：0.2％-0.8％，Mg：2.0-3.0％，Sn：0.2-0.8％，余量为铁及不可避免的微量元素，本发明可促进石墨形核、增强孕育效果，并显著减小铸铁的白口倾向，石墨细化性更好，实践表明，孕育后的铸铁中珠光体含量显著增加，从而提高了灰铸铁的抗拉强度。
然而这样的孕育剂加入后，缸体3±0.5mm壁厚位置的珠光体还是只有40-50％，同样无法满足提高缸体寿命的要求。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中的薄壁缸体珠光体只有40-50％，影响缸体使用寿命的技术问题，本发明公开了一种提升珠光体的孕育剂、使用方法以及采用该孕育剂的缸体。
本发明采用的技术方案是这样的：
一种提升珠光体的孕育剂，其化学成分及其重量份数为：碳化硅的重量份数为0.49-0.51，锡的重量份数为0.025-0.035,锑的重量份数为0.025-0.0.035,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.4-0.5,硅锶的重量份数为0.07-0.09。
更进一步地，上述硅锰铬特种孕育剂的重量百分比为Si：65-70％，Ba：3-5％，Cr：2.5-3.5％，Mn：2.5-3.5％；Al＜1.2％，其余为辅料。
更进一步地，上述硅锶的重量百分比为Si：68-75％，Sr：0.8-1.5％，Ca：≤1.0％，Al≤1.0％，Ba：1.0-3.0％，其余为辅料。
更进一步地，上述孕育剂中碳化硅的重量份数为0.49，锡的重量份数为0.025,锑的重量份数为0.025,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.4,硅锶的重量份数为0.07。
更进一步地，上述孕育剂中碳化硅的重量份数为0.51，锡的重量份数为0.035,锑的重量份数为0.035,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.5,硅锶的重量份数为0.09。
更进一步地，上述孕育剂中碳化硅的重量份数0.5，锡的重量份数为0.03,锑的重量份数为0.03,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.45,硅锶的重量份数为0.08。该孕育剂加入重量份数为98.91的铁水中。
本发明还公开了一种提升珠光体的方法，其具体包括以下的步骤：
步骤一、将占铁水重量份数0.5±0.01％的碳化硅加入铁水表面，搅拌3±1min；其中铁水温度1450±50℃。
步骤二、在铁水转运包内加入锡、锑、硅锰铬特种孕育剂，重量份数分别为0.03±0.005％，0.03±0.005％，0.45±0.05％，冲入铁水后，转入浇注包。
步骤三、在浇注时全程采用硅锶随流孕育，重量份数为0.08±0.01％。
本发明还公开了一种薄壁缸体，所述缸体的薄壁处的珠光体＞95％。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
SiC颗粒表面生成的SiO2膜阻隔(或延缓了)碳、硅元素在熔液中的扩散过程，防止过快自身浓度匀化，减少石墨衰退，十分利于长效孕育。碳化硅的加入增加石墨核心，促进形成A型石墨，减少或防止产生B型、E型和D型石墨，增加共晶团数，得到细小的片状石墨。硅锶孕育剂含有足量的硅，孕育作用强，小于2％的锶对灰铁改善石墨形态、提高断面均匀性、延长孕育衰退等效果明显。锶与钡同属硷土金属，其长效孕育作用基本一致。一般认为：随共晶团数增多，铸铁的缩松倾向增大，共晶团数量减少，白口量会加大，但是，用锶硅铁孕育，试验证明不明显增加共晶团数，却有很强消除白口能力，在辅以强烈促进珠光体生成合金(锡、锑)，稳定保证薄壁处珠光体＞95％。
针对现有技术的不足采用了特定的材料组合，并进一步地对对孕育加入量、加入顺序进行了改进。使得保证薄壁件的孕育效果，稳定保证薄壁处珠光体＞95％，使缸体物理性能得到有效提升。
附图说明
图1为现有技术中的薄壁处在4±1mm的位置的珠光体照片。
图2-图5为采用本发明的孕育剂之后的珠光体照片；其中图2中缸筒壁厚8.5mm；图3中油道壁壁厚3.9mm；图4中曲轴腔壁厚4mm；图5中轴座壁厚20mm。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明公开了一种提升珠光体的孕育剂，其化学成分及其重量份数为：碳化硅的重量份数为0.49-0.51，锡的重量份数为0.025-0.035,锑的重量份数为0.025-0.0.035,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.4-0.5,硅锶的重量份数为0.07-0.09。
硅锰铬孕育剂可以采用现有技术中的其他配比，更为优选的方案是：硅锰铬孕育剂为特种孕育剂的重量百分比为Si：65-70％，Ba：3-5％，Cr：2.5-3.5％，Mn：2.5-3.5％；Al＜1.2％，其余为辅料。比如辅料可以为铁粉。
硅锶可以采用现有技术中的其他配比，更为优选的方案是：硅锶的重量百分比为Si：68-75％，Sr：0.8-1.5％，Ca：≤1.0％，Al≤1.0％，Ba：1.0-3.0％，其余为辅料。比如辅料可以为铁粉。
其中的一个实施例
孕育剂中碳化硅的重量份数为0.49，锡的重量份数为0.025,锑的重量份数为0.025,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.4,硅锶的重量份数为0.07。该孕育剂加入重量份数为98.99的铁水中。
其中的一个实施例
孕育剂中碳化硅的重量份数为0.51，锡的重量份数为0.035,锑的重量份数为0.035,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.5,硅锶的重量份数为0.09。该孕育剂加入重量份数为98.83的铁水中。
其中的一个实施例
孕育剂中碳化硅的重量份数0.5，锡的重量份数为0.03,锑的重量份数为0.03,硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.45,硅锶的重量份数为0.08。该孕育剂加入重量份数为98.91的铁水中。
本发明还公开了一种使用上述孕育剂提升珠光体的方法，其具体包括以下的步骤：
步骤一、将占铁水重量份数0.5±0.01％的碳化硅加入铁水表面，搅拌3±1min；其中铁水温度1450±50℃。
步骤二、在铁水转运包内加入锡、锑、硅锰铬特种孕育剂，重量份数分别为0.03±0.005％，0.03±0.005％，0.45±0.05％，冲入铁水后，转入浇注包。
步骤三、在浇注时全程采用硅锶随流孕育，重量份数为0.08±0.01％。
其中的一个实施例
步骤S11、将占铁水重量份数0.49％的碳化硅加入铁水表面，搅 拌3分钟；其中铁水温度为1400摄氏度；
步骤S12、在铁水转运包内加入锡、锑、硅锰铬特种孕育剂，重量份数分别为0.025％，0.025％，0.4％，冲入铁水后，转入浇注包。
步骤S13、在浇注时全程采用硅锶随流孕育，重量份数为0.07％。
本实施例中：铁水的重量份数为98.99％。
其中的一个实施例
步骤S11、将占铁水重量份数0.51％的碳化硅加入铁水表面，搅拌4分钟；其中铁水温度为1500摄氏度；
步骤S12、在铁水转运包内加入锡、锑、硅锰铬特种孕育剂，重量份数分别为0.035％，0.035％，0.5％，冲入铁水后，转入浇注包。
步骤S13、在浇注时全程采用硅锶随流孕育，重量份数为0.09％。
本实施例中：铁水的重量份数为98.83％。
其中的一个实施例
步骤S11、将占铁水重量份数0.50％的碳化硅加入铁水表面，搅拌2分钟；其中铁水温度为1450摄氏度；
步骤S12、在铁水转运包内加入锡、锑、硅锰铬特种孕育剂，重量份数分别为0.03％，0.03％，0.45％，冲入铁水后，转入浇注包。
步骤S13、在浇注时全程采用硅锶随流孕育，重量份数为0.08％。
本实施例中：铁水的重量份数为98.91％。
本发明还公开了一种薄壁缸体，所述缸体的薄壁处的珠光体＞95％。
下面以具体的应用场景为例进行说明。
1吨的炉的孕育配方：
熔炼炉：1.0吨中频炉；
步骤1、将(0.5±0.01％)5Kg碳化硅加入铁水表面，要求铁水温度1450±50℃。加入量0.5±0.01％，搅拌处理时间3±1min
步骤2、在转运包内加入孕育剂包，单包出铁水量60Kg，包内孕育加入比例：
(0.03±0.005％锡)+(0.03±0.05％锑)+(0.45±0.05％)硅锰铬特种孕育剂
即：18g锡+18g锑+270g硅锰铬特种孕育剂
步骤3、在浇注的同时全程采用硅锶随流孕育，使用量0.08±0.01％(48g)
以下为该试验的测试结果
石墨形状 石墨长度 珠光体(％) 备注
AB 5 95 4.0mm油道壁
AB 5 95 3.7mm油道壁
AB 4-5 95 3.8mm油道壁
AB 4-5 98 3.4mm油道壁
AB 4-5 95 3.2mm油道壁
图1为现有技术中的薄壁处在4±1mm的位置的珠光体照片。与其他急冷位置的金相结构相比较差，尤其是石墨形态以及珠光体含量。从图1可以看，珠光体为40-50％之间。
图2-图5为采用本发明的孕育剂或者孕育方法之后的珠光体照片。图2中缸筒壁厚8.5mm，石墨等级：4-5，石墨形态：AB，珠光体：95％以上。图3中油道壁壁厚3.9mm，石墨等级：5；石墨形态： AB；珠光体：95％以上，图4中曲轴腔壁厚4mm；石墨等级：5；石墨形态：AB；珠光体：95％以上，图5中轴座壁厚20mm；石墨等级：5；石墨形态：AB；珠光体：95％以上。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种提升珠光体的孕育剂，其特征在于化学成分及其重量份数为：碳化硅的重量份数为0.49-0.51，锡的重量份数为0.025-0.035，锑的重量份数为0.025-0.0.035，硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.4-0.5，硅锶的重量份数为0.07-0.09；所述硅锰铬特种孕育剂的重量百分比为Si：65-70%，Ba：3-5%，Cr：2.5-3.5%，Mn：2.5-3.5%， Al＜1.2%，其余为辅料；所述硅锶的重量百分比为Si：68-75%，Sr：0.8-1.5%，Ca：≤1.0%，Al≤1.0%，Ba：1.0-3.0%，其余为辅料。
2.如权利要求1所述的提升珠光体的孕育剂，其特征在于所述孕育剂中碳化硅的重量份数为0.49，锡的重量份数为0.025， 锑的重量份数为0.025， 硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.4， 硅锶的重量份数为0.07。
3.如权利要求1所述的提升珠光体的孕育剂，其特征在于所述孕育剂中碳化硅的重量份数为0.51，锡的重量份数为0.035， 锑的重量份数为0.035， 硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.5， 硅锶的重量份数为0.09。
4.如权利要求1所述的提升珠光体的孕育剂，其特征在于所述孕育剂中碳化硅的重量份数0.5，锡的重量份数为0.03， 锑的重量份数为0.03， 硅锰铬特种孕育剂的重量份数为0.45， 硅锶的重量份数为0.08。
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