CN106119677A - 一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件及其制备方法，该球墨铸铁件的各化学组分的重量百分比为：C 3.8‑4.2%、Si 2.7‑3.1%、Cu0.5‑0.9%、Mn 0.3‑0.7%、V 0.15‑0.3%、Ti0.1‑0.2%、Ni0.4‑0.8%、Sn0.2‑0.5%、Sb0.05‑0.15%、Er0.02‑0.05、P≤0.05%、S≤0.04%，余量为Fe。本发明通过V、Ti、Ni、Sn、Sb、Er等合金元素的适量配比，使得球墨铸铁件不仅具有优异的耐腐蚀性能，还具有很高的抗拉强度和屈服强度，一种值得推广应用的新型优质活塞环材质。

Description

一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件及其制备方法，属于球墨铸铁技术领域。

背景技术

汽车的诞生已经有百年的历史，发展迅速，目前已成为世界上最主要的交通工具和拉动经济增长的重要驱动力，也是人们生活不可或缺的重要组成部分。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一，铸件产品在汽车零部件上的应用占有重要地位。汽车用铸件的主要特点是形状复杂、壁厚较薄、尺寸精度高、生产批量大、要求可靠性非常高等。汽车要尽可能低减轻自身重量，就要求铸件既要轻，还要有很高的强度。过去许多汽车零部件用的材质是灰铸铁，如今大都改为球墨铸铁件。

活塞环是决定内燃机性能的关键基础件，随着内燃机技术水平的不断提高，特别是国内外汽车、摩托车工业的飞速发展，对活塞环材料提出了更高的和更多样化的要求。理想的活塞环材质除具有足够的力学性能，还需具有优异的耐腐蚀性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为：C 3.8-4.2%、Si 2.7-3.1%、Cu0.5-0.9%、Mn 0.3-0.7%、V 0.15-0.3%、Ti0.1-0.2%、Ni0.4-0.8%、Sn0.2-0.5%、Sb0.05-0.15%、Er0.02-0.05、P≤0.05%、S≤0.04%，余量为Fe。

一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取生铁、废钢、电解铜、钒铁、锰铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1460-1490℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1485-1515℃，在功率为300-500W，转速为1000-2000r/min的条件下磁力搅拌5-15min，静置20-40min，出炉；

（2）铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.4-1.8%的镍镁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.8-1.0%的硅锶孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1460-1480℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为200-400W，频率为25-45kHz的条件下超声震荡25-40mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置15-25min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；

（3）浇注前，将球化包及提包烘烤至840-880℃，浇注温度控制在1440-1470℃，浇注速度控制在0.7-0.9kg/s；

（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以30-60℃/h的速率升温至520-580℃，保温3-5h，再以40-70℃/h的速率升温至980-1040℃，保温1-3h；然后投入80-100℃温油中冷却淬火，冷却20-50s；最后在功率为300-400W的条件下微波加热4-6h，再在功率为700-800W的条件下微波加热1-3h，再在功率为400-500W的条件下微波加热2-4h，出炉空冷即可。

本发明的有益效果：

本发明通过V、Ti、Ni、Sn、Sb、Er等合金元素的适量配比，使得球墨铸铁件不仅具有优异的耐腐蚀性能，还具有很高的抗拉强度和屈服强度，一种值得推广应用的新型优质活塞环材质。

具体实施方式

一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为：C3.8-4.2%、Si 2.7-3.1%、Cu0.5-0.9%、Mn 0.3-0.7%、V 0.15-0.3%、Ti0.1-0.2%、Ni0.4-0.8%、Sn0.2-0.5%、Sb0.05-0.15%、Er0.02-0.05、P≤0.05%、S≤0.04%，余量为Fe。

一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取生铁、废钢、电解铜、钒铁、锰铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1480℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1500℃，在功率为400W，转速为1500r/min的条件下磁力搅拌10min，静置30min，出炉；

（2）铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.6%的镍镁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.9%的硅锶孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1470℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为300W，频率为35kHz的条件下超声震荡35mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置20min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；

（3）浇注前，将球化包及提包烘烤至860℃，浇注温度控制在1455℃，浇注速度控制在0.8kg/s；

（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以45℃/h的速率升温至560℃，保温4h，再以60℃/h的速率升温至1010℃，保温2h；然后投入90℃温油中冷却淬火，冷却30s；最后在功率为350W的条件下微波加热5h，再在功率为750W的条件下微波加热2h，再在功率为450W的条件下微波加热3h，出炉空冷即可。

经检验，其力学性能为：抗拉强度948Mpa，屈服强度814Mpa，伸长率12.9%，暴露中酸雨中240h的腐蚀速率为0.012mm/a。

Claims (2)

1.一种汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件，其特征在于，其各化学组分的重量百分比为：C 3.8-4.2%、Si 2.7-3.1%、Cu0.5-0.9%、Mn 0.3-0.7%、V 0.15-0.3%、Ti0.1-0.2%、Ni0.4-0.8%、Sn0.2-0.5%、Sb0.05-0.15%、Er0.02-0.05、P≤0.05%、S≤0.04%，余量为Fe。

2.一种如权利要求1所述的汽车发动机活塞环用耐腐蚀球墨铸铁件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

称取生铁、废钢、电解铜、钒铁、锰铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1460-1490℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1485-1515℃，在功率为300-500W，转速为1000-2000r/min的条件下磁力搅拌5-15min，静置20-40min，出炉；

铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.4-1.8%的镍镁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.8-1.0%的硅锶孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1460-1480℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为200-400W，频率为25-45kHz的条件下超声震荡25-40mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置15-25min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；

浇注前，将球化包及提包烘烤至840-880℃，浇注温度控制在1440-1470℃，浇注速度控制在0.7-0.9kg/s；

（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以30-60℃/h的速率升温至520-580℃，保温3-5h，再以40-70℃/h的速率升温至980-1040℃，保温1-3h；然后投入80-100℃温油中冷却淬火，冷却20-50s；最后在功率为300-400W的条件下微波加热4-6h，再在功率为700-800W的条件下微波加热1-3h，再在功率为400-500W的条件下微波加热2-4h，出炉空冷即可。