CN106435346A - 一种汽车发动机缸体铸造材料 - Google Patents

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Abstract

发明公开了一种汽车发动机缸体铸造材料，按重量百分比计由以下成分制成：碳2.33‑2.36％、锆0.006‑0.008%、硅1.3‑1.5％、锰0.26‑0.34％、钛0.02‑0.04％、铜0.10‑0.20％、铬0.24‑0.26％、钒0.24‑0.26％、钼0.13‑0.15％、铌0.03‑0.06％、镧0.013‑0.015%、硫≤0.001％、磷≤0.004％。本发明有效的改善了汽车发动机缸体铸造材料的力学性能，成本低，效率高。

Description

一种汽车发动机缸体铸造材料
技术领域
本发明涉及汽车铸件领域，特别是涉及一种汽车发动机缸体铸造材料。
背景技术
发动机是汽车的核心设备，需要结构紧凑且功率大，它是汽车的动力源，不仅影响汽车的整体性能，同时对汽车的安全性能起到保障作用。随着我国物流、交通运输业的快速发展，汽车正在向高速和高性能方向发展，为保证汽车的行驶安全性能要求，因此对其发动机缸体的材料提出了更高的性能要求。
同时,随着汽车载重和速度的增加,使得缸体所需要的材料应当发展成同时具有高强度、高抗热疲劳性和良好的耐磨性。目前，现有的技术和灰铁材料有其本身性能限制，容易造成汽车发动机的寿命短，更换频繁，甚至易造成安全事故。
发明内容
本发明的目的是提供一种汽车发动机缸体铸造材料，通过以下技术方案实现：
一种汽车发动机缸体铸造材料，按重量百分比计由以下成分制成：碳2.33-2.36％、锆0.006-0.008%、硅1.3-1.5％、锰0.26-0.34％、钛0.02-0.04％、铜0.10-0.20％、铬0.24-0.26％、钒0.24-0.26％、钼0.13-0.15％、铌0.03-0.06％、镧0.013-0.015%、硫≤0.001％、磷≤0.004％、其余为铁,其中钒和铬的质量比为1:1，铜和钛的质量比为5:1，硅与钼与镧的质量比为100:10:1。
进一步的，汽车发动机缸体铸造材料采用低压浇注成型：将汽车发动机缸体铸材料制成合金溶液后在0.026-0.028MPa的压力下开始充填模具型腔，充填时间为8-10s，浇注完成后模具内加压至0.048-0.050MPa，保压1-2min，同时采用超声波处理36-38s，然后降压至0.032-0.034MPa，保压2-3min；采用本发明配制的汽车发动机缸盖铸材料在压力下结晶，配合超声波的处理，能够使铸件组织致密，表面光洁度好，机械性能好，铸件硬度均匀性高，边角没有白口，从而进一步提高了其加工性能。
进一步的，超声波的频率为15-18kHz。
进一步的，加压的速度为0.002MPa/s。
进一步的，降压的速度为0.001MPa/s。本发明有益效果：本发明汽车发动机缸体铸造材料成分的大量实验的分析，通过添加定量比的硅、钼、镧的协同配合作用，能够极大的改善材料脆性，进一步的提高材料抗热疲劳性与强度，铸件组织和性能的均匀性都极大的提高，对不同断面的敏感性小，当破坏硅、钼、镧的定量比关系，会极大的降低其促进作用，珠光体的强度也受铜和钛的影响，添加定量比的铜和钛的协同作用，能够一定程度上提高珠光体的强度，石墨片的形状和大小受到定量比的钒和铬的影响，通过添加定量比的钒和铬，能够极大的改善石墨片的形状和大小，进而能够进一步提升材料的强度。通过对各元素进行合理配比，可以提高铸铁强度25%以上，同时确保硅、钼、镧定量比，可以避免缩松缩孔肉瘤等铸造缺陷的产生。定量比的钒和铬还能减轻铸铁的白口倾向，同时又可以使铁素体得到强化，进一步细化且稳定珠光体。通过添加微量的锆与铌的协同配合作用，能够极大的提高缸体的耐腐蚀性和抗爆性，本发明有效的改善了汽车发动机缸体铸造材料的力学性能，成本低，效率高。
具体实施方式
实施例1
一种汽车发动机缸体铸造材料，按重量百分比计由以下成分制成：碳2.33％、锆0.006%、硅1.3％、锰0.26％、钛0.02％、铜0.10％、铬0.24-％、钒0.24％、钼0.13％、铌0.03％、镧0.013%、硫≤0.001％、磷≤0.004％、其余为铁,其中钒和铬的质量比为1:1，铜和钛的质量比为5:1，硅与钼与镧的质量比为100:10:1。
实施例2
一种汽车发动机缸体铸造材料，按重量百分比计由以下成分制成：碳2.36％、锆0.008%、硅1.5％、锰0.34％、钛0.04％、铜0.20％、铬0.26％、钒0.26％、钼0.15％、铌0.06％、镧0.015%、硫≤0.001％、磷≤0.004％、其余为铁,其中钒和铬的质量比为1:1，铜和钛的质量比为5:1，硅与钼与镧的质量比为100:10:1。
实施例3
一种汽车发动机缸体铸造材料，按重量百分比计由以下成分制成：碳2.35％、锆0.007%、硅1.4％、锰0.28％、钛0.03％、铜0.15％、铬0.25％、钒0.25％、钼0.14％、铌0.04％、镧0.014%、硫≤0.001％、磷≤0.004％、其余为铁,其中钒和铬的质量比为1:1，铜和钛的质量比为5:1，硅与钼与镧的质量比为100:10:1。
以上实施例中，进一步的，汽车发动机缸体铸造材料采用低压浇注成型：将汽车发动机缸体铸材料制成合金溶液后在0.026-0.028MPa的压力下开始充填模具型腔，充填时间为8-10s，浇注完成后模具内加压至0.048-0.050MPa，保压1-2min，同时采用超声波处理36-38s，然后降压至0.032-0.034MPa，保压2-3min；采用本发明配制的汽车发动机缸盖铸材料在压力下结晶，配合超声波的处理，能够使铸件组织致密，表面光洁度好，机械性能好，铸件硬度均匀性高，边角没有白口，从而进一步提高了其加工性能。
进一步的，超声波的频率为15-18kHz。
进一步的，加压的速度为0.002MPa/s。
进一步的，降压的速度为0.001MPa/s。
本发明汽车发动机缸体铸造材料制备的发动机缸体性能：
表1
抗拉强度MPa 屈服强度MPa 疲劳试验次数 室温冲击韧度J/cm²
实施例1 734 634 7400 20.1
实施例2 738 638 7600 20.5
实施例3 730 632 7500 20.3
对比例1 536 443 5000 16.6
对比例2 682 524 6200 18.1
对比例3 685 618 6800 18.8
对比例4 642 520 6500 17.5
其中，对比例1为：与实施例2的区别仅为将硅与钼与镧的质量比为100:10:1更改为100:9:2，硅含量不变；
对比例2为：与实施例2的区别仅为将钒和铬的质量比为1:1更改为1.1:1，铬含量不变；
对比例3为：与实施例2的区别仅为在汽车发动机缸体铸造材料采用低压浇注成型时，不采用超声波处理；
对比例4为：与实施例2的区别仅在于不添加锆。
由表1可以看出，本发明发动机缸体材料制备的发动机缸体性能优越，当不采用超声波辅助时，耐疲劳与耐冲击性能极大的降低，当改变成分当中的定量比，会导致抗拉强度、屈服强度、抗疲劳性和耐冲击性都极大的降低，当不添加锆，会极大的降低冲击韧度，并且，经过另外的实验，将添加的锆含量大于0.008%或小于0.006，都会极大的降低材料的冲击韧度。

Claims (5)

1.一种汽车发动机缸体铸造材料，其特征在于，按重量百分比计由以下成分制成：碳2.33-2.36％、锆0.006-0.008%、硅1.3-1.5％、锰0.26-0.34％、钛0.02-0.04％、铜0.10-0.20％、铬0.24-0.26％、钒0.24-0.26％、钼0.13-0.15％、铌0.03-0.06％、镧0.013-0.015%、硫≤0.001％、磷≤0.004％、其余为铁,其中钒和铬的质量比为1:1，铜和钛的质量比为5:1，硅与钼与镧的质量比为100:10:1。
2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机缸体铸造材料，其特征在于，汽车发动机缸体铸造材料采用低压浇注成型：将汽车发动机缸体铸材料制成合金溶液后在0.026-0.028MPa的压力下开始充填模具型腔，充填时间为8-10s，浇注完成后模具内加压至0.048-0.050MPa，保压1-2min，同时采用超声波处理36-38s，然后降压至0.032-0.034MPa，保压2-3min。
3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机缸体铸造材料，其特征在于，超声波的频率为15-18kHz。
4.根据权利要求2所述的一种汽车发动机缸体铸造材料，其特征在于，加压的速度为0.002MPa/s。
5.根据权利要求2所述的一种汽车发动机缸体铸造材料，其特征在于，降压的速度为0.001MPa/s。
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