CN110923564B - 一种耐磨气缸套及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种耐磨气缸套及其制造方法，涉及柴油机配件技术领域。本发明包括如下步骤：配料、熔炼、采用离心铸造设备中铸造气缸套基体毛坯、对毛坯进行一次热处理、在气缸套基体的表面上复合有一耐磨层、对工件进行二次热处理，喷涂耐磨层时，采用间隔喷涂的方式，每喷涂0.03mm时，间歇5min，耐磨层的厚度为0.2～0.28mm。本发明通过调整气缸套基体、耐磨层原材料的配比，将耐磨层复合在气缸套基体的表面上，通过改善热处理工艺，优化制造工艺，提高气缸套的耐磨性，提高气缸套的硬度，降低磨损量，延长气缸套的使用寿命，使气缸套满足机械性能要求。

Description

一种耐磨气缸套及其制造方法
技术领域
本发明属于柴油机配件技术领域，特别是涉及一种耐磨气缸套及其制造方法。
背景技术
气缸套内表受高温高压燃气直接作用，并始终与活塞环及活塞裙部发生高速滑动摩擦。外表与冷却水接触，在较大温差下产生严重热应力，受冷却水腐蚀。活塞对缸套的侧推力不仅加剧其内表摩擦，并使其产生弯曲。侧推力改变方向时，活塞还撞击缸套。此外还受到较大的安装预紧力。气缸套应有足够的强度、刚度和耐热性能，还应具有较好的耐磨性能。
气缸内表面由于受高温高压燃气的作用并与高速运动的活塞接触而极易磨损。为提高气缸的耐磨性和延长气缸的使用寿命而又有不同的气缸结构形式和表面处理方法，现提供一种耐磨气缸套及其制造方法，提高气缸套的使用性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐磨气缸套及其制造方法，通过调整气缸套基体、耐磨层原材料的配比，通过改善热处理工艺，优化制造工艺，提高气缸套的耐磨性，提高气缸套的硬度，延长气缸套的使用寿命。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种耐磨气缸套，包括气缸套基体，所述气缸套基体的表面上复合有一耐磨层；所述气缸套基体各成分的重量百分比如下：C：4.37～5.26％，Cr：0.3～0.45％，Ni：0.4～0.55％，Si：0.075～0.09％，Ti：0.09～0.12％，B：0.02～0.025％，Cu：0.17～0.32％，Mo：0.81～0.95％，Mg：0.05～0.08％，Re：0.01～0.06％，Nb：0.04～0.07％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe；所述耐磨层各成分的重量百分比如下：C：3.82～4.15％，Cr：5.17～6.35％，Mn：1.38～2.54％，Si：0.08～0.09％，Ti：0.18～0.29％，Ba：0.47～0.63％，Ni：0.04～0.07％，Mo：0.05～0.07％，Nb：0.69～0.88％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.02％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe。
进一步地，所述气缸套基体各成分的重量百分比如下：C：4.97％，Cr：0.41％，Ni：0.49％，Si：0.085％，Ti：0.1％，B：0.025％，Cu：0.29％，Mo：0.89％，Mg：0.068％，Re：0.04％，Nb：0.06％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe。
进一步地，所述耐磨层各成分的重量百分比如下：C：3.97％，Cr：6.22％，Mn：1.79％，Si：0.08％，Ti：0.27％，Ba：0.58％，Ni：0.06％，Mo：0.064％，Nb：0.78％，V：0.03％，Sn：0.1％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe。
进一步地，所述耐磨层的采用等离子喷涂设备喷涂在气缸套基体上，所述耐磨层的厚度为0.2～0.28mm。
一种耐磨气缸套的制造方法，包括如下步骤：
步骤一：配料、熔炼：将气缸套基体原料按照C：4.37～5.26％，Cr：0.3～0.45％，Ni：0.4～0.55％，Si：0.075～0.09％，Ti：0.09～0.12％，B：0.02～0.025％，Cu：0.17～0.32％，Mo：0.81～0.95％，Mg：0.05～0.08％，Re：0.01～0.06％，Nb：0.04～0.07％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe的配比进行配料，并将配料在炉中熔炼，保证熔液的温度达1500～1550℃；将耐磨层原料按照C：3.82～4.15％，Cr：5.17～6.35％，Mn：1.38～2.54％，Si：0.08～0.09％，Ti：0.18～0.29％，Ba：0.47～0.63％，Ni：0.04～0.07％，Mo：0.05～0.07％，Nb：0.69～0.88％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.02％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe的配比进行配料，待用；
步骤二：铸造气缸套基体：将步骤一中熔炼的液体放入离心铸造设备中铸造气缸套基体毛坯；
步骤三：一次热处理：将气缸套基体毛坯自然冷却至室温后，加热至450～560℃，并保温2～3小时；
步骤四：表面处理：待工件温度冷却至150～180℃时，采用等离子喷涂设备在工件表面喷涂耐磨层；
步骤五：二次热处理：将步骤四所得的工件风冷至50～70℃后继续加热至340～380℃，保温1～1.5小时，自然冷却至室温。
进一步地，所述步骤四中喷涂耐磨层时，采用间隔喷涂的方式，每喷涂0.03mm时，间歇5min。
进一步地，所述步骤三之前，对气缸套基体毛坯进行除油、活化处理。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过调整气缸套基体、耐磨层原材料的配比，将耐磨层复合在气缸套基体的表面上，通过改善热处理工艺，优化制造工艺，提高气缸套的耐磨性，提高气缸套的硬度，降低磨损量，延长气缸套的使用寿命，使气缸套满足机械性能要求。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为一种耐磨气缸套，包括气缸套基体，气缸套基体的表面上复合有一耐磨层；气缸套基体各成分的重量百分比如下：C：4.37～5.26％，Cr：0.3～0.45％，Ni：0.4～0.55％，Si：0.075～0.09％，Ti：0.09～0.12％，B：0.02～0.025％，Cu：0.17～0.32％，Mo：0.81～0.95％，Mg：0.05～0.08％，Re：0.01～0.06％，Nb：0.04～0.07％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe；耐磨层各成分的重量百分比如下：C：3.82～4.15％，Cr：5.17～6.35％，Mn：1.38～2.54％，Si：0.08～0.09％，Ti：0.18～0.29％，Ba：0.47～0.63％，Ni：0.04～0.07％，Mo：0.05～0.07％，Nb：0.69～0.88％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.02％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe。
其中，气缸套基体各成分的重量百分比如下：C：4.97％，Cr：0.41％，Ni：0.49％，Si：0.085％，Ti：0.1％，B：0.025％，Cu：0.29％，Mo：0.89％，Mg：0.068％，Re：0.04％，Nb：0.06％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe。
其中，耐磨层各成分的重量百分比如下：C：3.97％，Cr：6.22％，Mn：1.79％，Si：0.08％，Ti：0.27％，Ba：0.58％，Ni：0.06％，Mo：0.064％，Nb：0.78％，V：0.03％，Sn：0.1％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe。
其中，耐磨层的采用等离子喷涂设备喷涂在气缸套基体上，耐磨层的厚度为0.2～0.28mm。
一种耐磨气缸套的制造方法，包括如下步骤：
步骤一：配料、熔炼：将气缸套基体原料按照C：4.37～5.26％，Cr：0.3～0.45％，Ni：0.4～0.55％，Si：0.075～0.09％，Ti：0.09～0.12％，B：0.02～0.025％，Cu：0.17～0.32％，Mo：0.81～0.95％，Mg：0.05～0.08％，Re：0.01～0.06％，Nb：0.04～0.07％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe的配比进行配料，并将配料在炉中熔炼，保证熔液的温度达1500～1550℃；将耐磨层原料按照C：3.82～4.15％，Cr：5.17～6.35％，Mn：1.38～2.54％，Si：0.08～0.09％，Ti：0.18～0.29％，Ba：0.47～0.63％，Ni：0.04～0.07％，Mo：0.05～0.07％，Nb：0.69～0.88％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.02％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe的配比进行配料，待用；
步骤二：铸造气缸套基体：将步骤一中熔炼的液体放入离心铸造设备中铸造气缸套基体毛坯；
步骤三：一次热处理：将气缸套基体毛坯自然冷却至室温后，加热至450～560℃，并保温2～3小时；
步骤四：表面处理：待工件温度冷却至150～180℃时，采用等离子喷涂设备在工件表面喷涂耐磨层；
步骤五：二次热处理：将步骤四所得的工件风冷至50～70℃后继续加热至340～380℃，保温1～1.5小时，自然冷却至室温。
其中，步骤四中喷涂耐磨层时，采用间隔喷涂的方式，每喷涂0.03mm时，间歇5min。
其中，步骤三之前，对气缸套基体毛坯进行除油、活化处理。
具体实施例一：
一种耐磨气缸套的制造方法，具体步骤如下：
配料、熔炼：将气缸套基体原料按照C：4.37％，Cr：0.3％，Ni：0.4％，Si：0.075％，Ti：0.09％，B：0.02％，Cu：0.17％，Mo：0.81％，Mg：0.05％，Re：0.01％，Nb：0.04％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe的配比进行配料，并将配料在炉中熔炼，保证熔液的温度达1500℃；将耐磨层原料按照C：3.82％，Cr：5.17％，Mn：1.38％，Si：0.08％，Ti：0.18％，Ba：0.47％，Ni：0.04％，Mo：0.05％，Nb：0.69％，V：0.02％，Sn：0.01％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe的配比进行配料，待用；
步骤二：铸造气缸套基体：将步骤一中熔炼的液体放入离心铸造设备中铸造气缸套基体毛坯；
步骤三：一次热处理：对气缸套基体毛坯进行除油、活化处理，将气缸套基体毛坯自然冷却至室温后，加热至450℃，并保温2小时；
步骤四：表面处理：待工件温度冷却至150℃时，采用等离子喷涂设备在工件表面喷涂耐磨层，耐磨层的厚度为0.2mm，喷涂耐磨层时，采用间隔喷涂的方式，每喷涂0.03mm时，间歇5min；
步骤五：二次热处理：将步骤四所得的工件风冷至50℃后继续加热至350℃，保温1小时，自然冷却至室温。
采用此方法制得的气缸套硬度为1130～1250Hv，具有良好的耐磨性，工艺参数合理，提高气缸套的硬度，降低磨损量，延长气缸套的使用寿命，使气缸套满足机械性能要求。
具体实施例二：
一种耐磨气缸套的制造方法，具体步骤如下：
配料、熔炼：将气缸套基体原料按照C：4.97％，Cr：0.41％，Ni：0.49％，Si：0.085％，Ti：0.1％，B：0.025％，Cu：0.29％，Mo：0.89％，Mg：0.068％，Re：0.04％，Nb：0.06％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe的配比进行配料，并将配料在炉中熔炼，保证熔液的温度达1500℃；将耐磨层原料按照C：3.97％，Cr：6.22％，Mn：1.79％，Si：0.08％，Ti：0.27％，Ba：0.58％，Ni：0.06％，Mo：0.064％，Nb：0.78％，V：0.03％，Sn：0.1％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe的配比进行配料，待用；
步骤二：铸造气缸套基体：将步骤一中熔炼的液体放入离心铸造设备中铸造气缸套基体毛坯；
步骤三：一次热处理：对气缸套基体毛坯进行除油、活化处理，将气缸套基体毛坯自然冷却至室温后，加热至480℃，并保温2.5小时；
步骤四：表面处理：待工件温度冷却至180℃时，采用等离子喷涂设备在工件表面喷涂耐磨层，耐磨层的厚度为0.26mm；喷涂耐磨层时，采用间隔喷涂的方式，每喷涂0.03mm时，间歇5min；
步骤五：二次热处理：将步骤四所得的工件风冷至65℃后继续加热至370℃，保温1小时，自然冷却至室温。
采用此方法制得的气缸套硬度为1300～1450Hv，具有较好的耐磨性，工艺参数合理，气缸套的硬度较高，有效的降低气缸套的磨损量，延长气缸套的使用寿命，使气缸套满足机械性能要求，降低使用成本。
具体实施例三：
一种耐磨气缸套的制造方法，具体步骤如下：
配料、熔炼：将气缸套基体原料按照C：5.25％，Cr：0.43％，Ni：0.5％，Si：0.09％，Ti：0.12％，B：0.025％，Cu：0.32％，Mo：0.95％，Mg：0.08％，Re：0.06％，Nb：0.07％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe的配比进行配料，并将配料在炉中熔炼，保证熔液的温度达1500℃；将耐磨层原料按照C：4.15％，Cr：6.35％，Mn：2.54％，Si：0.09％，Ti：0.29％，Ba：0.63％，Ni：0.07％，Mo：0.07％，Nb：0.88％，V：0.04％，Sn：0.02％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe的配比进行配料，待用；
步骤二：铸造气缸套基体：将步骤一中熔炼的液体放入离心铸造设备中铸造气缸套基体毛坯；
步骤三：一次热处理：对气缸套基体毛坯进行除油、活化处理，将气缸套基体毛坯自然冷却至室温后，加热至550℃，并保温2.5小时；
步骤四：表面处理：待工件温度冷却至170℃时，采用等离子喷涂设备在工件表面喷涂耐磨层，耐磨层的厚度为0.25mm；喷涂耐磨层时，采用间隔喷涂的方式，每喷涂0.03mm时，间歇5min；
步骤五：二次热处理：将步骤四所得的工件风冷至50℃后继续加热至380℃，保温1.5小时，自然冷却至室温。
采用此方法制得的气缸套硬度为1050～1100Hv，具有良好的耐磨性，气缸套的硬度相对较高，有效的降低气缸套的磨损量，延长气缸套的使用寿命，使气缸套满足机械性能要求，降低使用成本。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (3)

1.一种耐磨气缸套，其特征在于，包括气缸套基体，所述气缸套基体的表面上复合有一耐磨层；
所述气缸套基体各成分的重量百分比如下：
C：4.37～5.26％，Cr：0.3～0.45％，Ni：0.4～0.55％，Si：0.075～0.09％，Ti：0.09～0.12％，B：0.02～0.025％，Cu：0.17～0.32％，Mo：0.81～0.95％，Mg：0.05～0.08％，Re：0.01～0.06％，Nb：0.04～0.07％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe；
所述耐磨层各成分的重量百分比如下：
C：3.82～4.15％，Cr：5.17～6.35％，Mn：1.38～2.54％，Si：0.08～0.09％，Ti：0.18～0.29％，Ba：0.47～0.63％，Ni：0.04～0.07％，Mo：0.05～0.07％，Nb：0.69～0.88％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.02％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe；
所述的一种耐磨气缸套的制造方法，包括如下步骤：
步骤一：配料、熔炼：将气缸套基体原料按照C：4.37～5.26％，Cr：0.3～0.45％，Ni：0.4～0.55％，Si：0.075～0.09％，Ti：0.09～0.12％，B：0.02～0.025％，Cu：0.17～0.32％，Mo：0.81～0.95％，Mg：0.05～0.08％，Re：0.01～0.06％，Nb：0.04～0.07％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe的配比进行配料，并将配料在炉中熔炼，保证熔液的温度达1500～1550℃；将耐磨层原料按照C：3.82～4.15％，Cr：5.17～6.35％，Mn：1.38～2.54％，Si：0.08～0.09％，Ti：0.18～0.29％，Ba：0.47～0.63％，Ni：0.04～0.07％，Mo：0.05～0.07％，Nb：0.69～0.88％，V：0.02～0.04％，Sn：0.01～0.02％，P<0.01％，S<0.05％，其余为Fe的配比进行配料，待用；
步骤二：铸造气缸套基体：将步骤一中熔炼的液体放入离心铸造设备中铸造气缸套基体毛坯；
步骤三：一次热处理：将气缸套基体毛坯自然冷却至室温后，加热至450～560℃，并保温2～3小时；
步骤四：表面处理：待工件温度冷却至150～180℃时，采用等离子喷涂设备在工件表面喷涂耐磨层；
步骤五：二次热处理：将步骤四所得的工件风冷至50～70℃后继续加热至340～380℃，保温1～1.5小时，自然冷却至室温；
所述步骤四中喷涂耐磨层时，采用间隔喷涂的方式，每喷涂0.03mm时，间歇5min；
所述步骤三之前，对气缸套基体毛坯进行除油、活化处理。
2.根据权利要求1所述的一种耐磨气缸套，其特征在于，所述气缸套基体各成分的重量百分比如下：
C：4.97％，Cr：0.41％，Ni：0.49％，Si：0.085％，Ti：0.1％，B：0.025％，Cu：0.29％，Mo：0.89％，Mg：0.068％，Re：0.04％，Nb：0.06％，P<0.01％，S<0.01％，其余为Fe。
3.根据权利要求1所述的一种耐磨气缸套，其特征在于，所述耐磨层采用等离子喷涂设备喷涂在气缸套基体上，所述耐磨层的厚度为0.2～0.28mm。
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