CN106480354A - 一种发动机缸体用合金铸铁及其制法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机缸体用合金铸铁及其制法与应用,所述的发动机缸体用合金铸铁,包括按重量份数计算的如下组分C 2.8‑3.2份、Si 2.2‑2.6份、Ni 4.4‑4.8份、Pb 0.08‑0.14份、V 0.05‑0.1份、Bi 0.04‑0.08份、Cr 1.9‑2.3份、Cu 3.5‑4.0份、Mn 0.2‑0.4份、In 0.3‑0.6份、Ge 0.2‑0.4份、La 0.05‑0.1份、Pm 0.04‑0.08份、Gd 0.03‑0.06份、P 0.04‑0.07份、S 0.02‑0.04份、Mo 0.04‑0.15份、石墨粉体8‑10份、Fe 80‑84份,此外,本发明还公开了所述合金铸铁的制备方法和应用。本发明通过在组分中添加Si、Ni、Pb、V、Bi、In、La、石墨粉体、Pm和Mo,使得本发明的合金铸铁具有耐腐蚀、耐热等特性,同时本发明与铁、钢等材质相比大大减轻了汽车的重量。

Description

一种发动机缸体用合金铸铁及其制法与应用
技术领域
本发明属于机械领域,具体涉及一种发动机缸体用合金铸铁及其制法与应用。
背景技术
合金铸铁(alloy cast iron)是指在普通铸铁中加入合金元素而具有特殊性能的铸铁。通常加入的合金元素有硅、锰、磷、镍、铬等。合金铸铁根据合金元素的加入量分为低合金铸铁 (合金元素含量<3%)、中合金铸铁(合金元素含量为>10%)。合金元素能使铸铁基体组织发生变化,从而使铸铁获得特殊的耐热、耐磨、耐腐蚀、无磁和耐低温等物理化学性能,这种铸铁也叫"特殊性能铸铁"。因此其广泛用于机器制造、冶金矿山、化工、仪表工业以及冷冻技术等部门。
随着社会的发展,汽车作为一种代步工具日益受到人们的欢迎,汽车的普及率得到大大提升,但是现有的汽车配件通常由钢、铁等材料制成,不仅沉重、易腐蚀,还不耐热严重影响汽车的使用,给人们的出行安全带来很大隐患。
发明内容
针对现有技术的不足,本发明的主要目的在于提供一种发动机缸体用合金铸铁及其制法与应用。
为实现前述发明目的,本发明采用的技术方案包括:
一种发动机缸体用合金铸铁,其包括按重量份数计算的如下组分C 2.8-3.2份、Si2.2-2.6份、Ni 4.4-4.8份、Pb 0.08-0.14份、V 0.05-0.1份、Bi 0.04-0.08份、Cr 1.9-2.3份、Cu 3.5-4.0份、Mn 0.2-0.4份、In 0.3-0.6份、Ge 0.2-0.4份、La 0.05-0.1份、Pm 0.04-0.08份、Gd 0.03-0.06份、P 0.04-0.07份、S 0.02-0.04份、Mo 0.04-0.15份、石墨粉体8-10份、Fe 80-84份。
在一些实施方案之中,所述的发动机缸体用合金铸铁包括按重量份数计算的如下组分C 2.8份、Si 2.2份、Ni 4.4份、Pb 0.08份、V 0.05份、Bi 0.04份、Cr 1.9份、Cu 3.5份、Mn 0.2份、In 0.3份、Ge 0.2份、La 0.05份、Pm 0.04份、Gd 0.03份、P 0.04份、S 0.02份、Mo0.04份、石墨粉体8份、Fe 80份。
在一些实施方案之中,所述石墨粉体的粒度为4-6mm。
在一些实施方案之中,Si、Ni、Pb、V、Bi、In、La的质量比为20-24:46-48:1-1.4:0.8-1:0.6-0.8:3-6:0.5-1。
本发明还提供了上述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其包括以下步骤:
步骤一、按上述的发动机缸体用合金铸铁称取各组分;
步骤二、将C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1200-1300℃,制得组分Ⅰ;
步骤三、将Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1500-1600℃,制得组分Ⅱ;
步骤四、将组分Ⅰ加入到组分Ⅱ中,之后加入石墨粉体并搅拌均匀,温度达到1400℃时进行脱氧出炉即可;
步骤五、将步骤四出炉后的液体浇铸于预先准备好的造型砂箱,经自然冷却后即成为所需要的发动机缸体用合金铸铁。
在一些实施方案之中,步骤二中熔炼后保持温度为1250℃。
在一些实施方案之中,步骤三中熔炼后保持温度为1550℃。
在一些实施方案之中,所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂以除去废渣。
在一些较为具体的实施方案之中,所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂静止7-9min以除去废渣,期间保持温度为1200℃。
本发明还提供了一种汽车用发动机缸体,该发动机缸体由上述发动机缸体用合金铸铁制成。
与现有技术相比,本发明的优点包括:
1. 本发明提供了一种发动机缸体用合金铸铁,通过在组分中添加Si、Ni、Pb、V、Bi、In、La、石墨粉体、Pm和Mo,使得本发明的合金铸铁具有耐腐蚀、耐热等特性,同时本发明与铁、钢等材质相比大大减轻了汽车的重量。
2. 本发明提供的一种发动机缸体用合金铸铁通过固定Si、Ni、Pb、V、Bi、In和La的重量比进一步确保了材料的耐热和耐腐蚀性,有力保证了发动机的安全性,大大保障了人们的出行安全。
3. 本发明还供了所述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,该方法操作简单、方便,通过该方法制备的合金铸铁具有性能稳定、坚固可靠的优点。
具体实施方式
鉴于现有技术中的不足,本案发明人经长期研究和大量实践,得以提出本发明的技术方案。如若干实施例对该技术方案、其实施过程及原理等作进一步的解释说明。
一种发动机缸体用合金铸铁,其包括按重量份数计算的如下组分C 2.8-3.2份、Si2.2-2.6份、Ni 4.4-4.8份、Pb 0.08-0.14份、V 0.05-0.1份、Bi 0.04-0.08份、Cr 1.9-2.3份、Cu 3.5-4.0份、Mn 0.2-0.4份、In 0.3-0.6份、Ge 0.2-0.4份、La 0.05-0.1份、Pm 0.04-0.08份、Gd 0.03-0.06份、P 0.04-0.07份、S 0.02-0.04份、Mo 0.04-0.15份、石墨粉体8-10份、Fe 80-84份。
进一步的,本发明还提供了上述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其包括以下步骤:
步骤一、按上述的发动机缸体用合金铸铁称取各组分;
步骤二、将C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1200-1300℃,制得组分Ⅰ;
步骤三、将Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1500-1600℃,制得组分Ⅱ;
步骤四、将组分Ⅰ加入到组分Ⅱ中,之后加入石墨粉体并搅拌均匀,温度达到1400℃时进行脱氧出炉即可;
步骤五、将步骤四出炉后的液体浇铸于预先准备好的造型砂箱,经自然冷却后即成为所需要的发动机缸体用合金铸铁。
进一步的,本发明还提供了一种汽车用发动机缸体,该发动机缸体由上述发动机缸体用合金铸铁制成。
实施例1
一种发动机缸体用合金铸铁,其包括按重量份数计算的如下组分C 2.8份、Si 2.2份、Ni 4.4份、Pb 0.08份、V 0.05份、Bi 0.04份、Cr 1.9份、Cu 3.5份、Mn 0.2份、In 0.3份、Ge0.2份、La 0.05份、Pm 0.04份、Gd 0.03份、P 0.04份、S 0.02份、Mo 0.04份、石墨粉体8份、Fe 80份。在一些实施方案之中,所述石墨粉体的粒度为4mm。
本发明还提供了上述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其包括以下步骤:
步骤一、按上述的发动机缸体用合金铸铁称取各组分;
步骤二、将C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1200℃,制得组分Ⅰ;
步骤三、将Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1500℃,制得组分Ⅱ;
步骤四、将组分Ⅰ加入到组分Ⅱ中,之后加入石墨粉体并搅拌均匀,温度达到1400℃时进行脱氧出炉即可;
步骤五、将步骤四出炉后的液体浇铸于预先准备好的造型砂箱,经自然冷却后即成为所需要的发动机缸体用合金铸铁。
在一些实施方案之中,步骤二中熔炼后保持温度为1250℃。
在一些实施方案之中,步骤三中熔炼后保持温度为1550℃。
在一些实施方案之中,所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂以除去废渣。
在一些较为具体的实施方案之中,所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂静止7min以除去废渣,期间保持温度为1200℃。
本发明还提供了一种汽车用发动机缸体,该发动机缸体由上述发动机缸体用合金铸铁制成。
实施例2
一种发动机缸体用合金铸铁,其包括按重量份数计算的如下组分C 3.2份、Si 2.6份、Ni 4.8份、Pb 0.14份、V0.1份、Bi 0.08份、Cr 2.3份、Cu 4.0份、Mn0.4份、In 0.6份、Ge 0.4份、La 0.1份、Pm 0.08份、Gd 0.06份、P 0.07份、S 0.04份、Mo 0.15份、石墨粉体10份、Fe84份。
在一些实施方案之中,所述石墨粉体的粒度为6mm。
本发明还提供了上述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其包括以下步骤:
步骤一、按上述的发动机缸体用合金铸铁称取各组分;
步骤二、将C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1300℃,制得组分Ⅰ;
步骤三、将Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1600℃,制得组分Ⅱ;
步骤四、将组分Ⅰ加入到组分Ⅱ中,之后加入石墨粉体并搅拌均匀,温度达到1400℃时进行脱氧出炉即可;
步骤五、将步骤四出炉后的液体浇铸于预先准备好的造型砂箱,经自然冷却后即成为所需要的发动机缸体用合金铸铁。
在一些较为具体的实施方案之中,所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂静止9min以除去废渣,期间保持温度为1200℃。
本发明还提供了一种汽车用发动机缸体,该发动机缸体由上述发动机缸体用合金铸铁制成。
实施例3
一种发动机缸体用合金铸铁,其包括按重量份数计算的如下组分C 3份、Si 2份、Ni4.6份、Pb 0.1份、V 0.08份、Bi 0.06份、Cr 2.1份、Cu 3.75份、Mn 0.3份、In0.3份、Ge 0.3份、La 0.05份、Pm 0.06份、Gd 0.045份、P 0.055份、S 0.03份、Mo 0.095份、石墨粉体9份、Fe 82份。
在一些实施方案之中,所述石墨粉体的粒度为5mm。
本发明还提供了上述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其包括以下步骤:
步骤一、按上述的发动机缸体用合金铸铁称取各组分;
步骤二、将C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1250℃,制得组分Ⅰ;
步骤三、将Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1550℃,制得组分Ⅱ;
步骤四、将组分Ⅰ加入到组分Ⅱ中,之后加入石墨粉体并搅拌均匀,温度达到1400℃时进行脱氧出炉即可;
步骤五、将步骤四出炉后的液体浇铸于预先准备好的造型砂箱,经自然冷却后即成为所需要的发动机缸体用合金铸铁。
在一些较为具体的实施方案之中,所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂静止8min以除去废渣,期间保持温度为1200℃。
本发明还提供了一种汽车用发动机缸体,该发动机缸体由上述发动机缸体用合金铸铁制成。
实施例4
一种发动机缸体用合金铸铁,其包括按重量份数计算的如下组分C 3份、Si 2.4份、Ni4.8份、Pb 0.14份、V 0.1份、Bi 0.08份、Cr 2.1份、Cu 3.75份、Mn 0.3份、In0.6份、Ge 0.3份、La 0.1份、Pm 0.06份、Gd 0.045份、P 0.055份、S 0.03份、Mo 0.095份、石墨粉体9份、Fe82份。
在一些实施方案之中,所述石墨粉体的粒度为5mm。
本发明还提供了上述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其包括以下步骤:
步骤一、按上述的发动机缸体用合金铸铁称取各组分;
步骤二、将C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1250℃,制得组分Ⅰ;
步骤三、将Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1550℃,制得组分Ⅱ;
步骤四、将组分Ⅰ加入到组分Ⅱ中,之后加入石墨粉体并搅拌均匀,温度达到1400℃时进行脱氧出炉即可;
步骤五、将步骤四出炉后的液体浇铸于预先准备好的造型砂箱,经自然冷却后即成为所需要的发动机缸体用合金铸铁。
在一些较为具体的实施方案之中,所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂静止8min以除去废渣,期间保持温度为1200℃。
本发明还提供了一种汽车用发动机缸体,该发动机缸体由上述发动机缸体用合金铸铁制成。
以上实施例结果表明:本发明的发动机缸体用合金铸铁与常规材料的发动机钢铁相比,能承受的温度上升8-10℃,而耐腐蚀时间延长3-4周。
应当理解,上述实施例仅为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施,并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1. 一种发动机缸体用合金铸铁,其特征在于:包括按重量份数计算的如下组分C 2.8-3.2份、Si 2.2-2.6份、Ni 4.4-4.8份、Pb 0.08-0.14份、V 0.05-0.1份、Bi 0.04-0.08份、Cr1.9-2.3份、Cu 3.5-4.0份、Mn 0.2-0.4份、In 0.3-0.6份、Ge 0.2-0.4份、La 0.05-0.1份、Pm 0.04-0.08份、Gd 0.03-0.06份、P 0.04-0.07份、S 0.02-0.04份、Mo 0.04-0.15份、石墨粉体8-10份、Fe 80-84份。
2. 根据权利要求1所述的发动机缸体用合金铸铁,其特征在于:包括按重量份数计算的如下组分C 2.8份、Si 2.2份、Ni 4.4份、Pb 0.08份、V 0.05份、Bi 0.04份、Cr 1.9份、Cu3.5份、Mn 0.2份、In 0.3份、Ge 0.2份、La 0.05份、Pm 0.04份、Gd 0.03份、P 0.04份、S0.02份、Mo 0.04份、石墨粉体8份、Fe 80份。
3.根据权利要求1或2所述的发动机缸体用合金铸铁,其特征在于:所述石墨粉体的粒度为4-6mm。
4.根据权利要求1所述的发动机缸体用合金铸铁,其特征在于:Si、Ni、Pb、V、Bi、In、La的质量比为20-24:46-48:1-1.4:0.8-1:0.6-0.8:3-6:0.5-1。
5.如权利要求1-4中任一项所述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其特征在于包括以下步骤:
步骤一、按权利要求1-4中任一项所述的发动机缸体用合金铸铁称取各组分;
步骤二、将C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1200-1300℃,制得组分Ⅰ;
步骤三、将Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于电炉中冶炼,熔炼后保持温度为1500-1600℃,制得组分Ⅱ;
步骤四、将组分Ⅰ加入到组分Ⅱ中,之后加入石墨粉体并搅拌均匀,温度达到1400℃时进行脱氧出炉即可;
步骤五、将步骤四出炉后的液体浇铸于预先准备好的造型砂箱,经自然冷却后即成为所需要的发动机缸体用合金铸铁。
6.根据权利要求5所述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其特征在于:步骤二中熔炼后保持温度为1250℃。
7.根据权利要求5所述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其特征在于:步骤三中熔炼后保持温度为1550℃。
8.根据权利要求5所述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其特征在于:所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂以除去废渣。
9.根据权利要求8所述发动机缸体用合金铸铁的制备方法,其特征在于:所述的步骤五包括将步骤四出炉后的液体覆盖聚渣剂静止7-9min以除去废渣,期间保持温度为1200℃。
10.一种汽车用发动机缸体,其特征在于:该发动机缸体由权利要求1-4中任一项所述发动机缸体用合金铸铁制成。
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