專利名稱:多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套。
背景技術(shù):
目前,社會上仍在使用多種合金灰鑄鐵材質(zhì)的氣缸套,如中磷合金鑄鐵、硼鑄鐵、鈮鑄鐵、釩鈦鑄鐵、銅鉻鉬合金鑄鐵、銅鉬鎳合金鑄鐵等材質(zhì)氣缸套,由于它們的基體組織都是以珠光體為主,材料抗拉強(qiáng)度都較低,一般σb為200~300MPa,硬度為210~260HB,耐磨性較差,該類氣缸套往往不能滿足當(dāng)代高速、高強(qiáng)化、高性能、低排放、長壽命內(nèi)燃機(jī)的要求。
現(xiàn)有的鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套,加入的主要合金元素是鎳與鉬(一般鎳含量為1.0-1.5%,鉬含量為0.7-1.2%),該種氣缸套的基體組織為鑄態(tài)貝氏體,機(jī)械性能好,耐磨性較好,但是該種氣缸套生產(chǎn)成本高。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套,具有高強(qiáng)度、高耐磨性、高性價比等綜合性能。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下 一種多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套,所述的鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵的化學(xué)組成按重量百分比計如下 碳3.0~3.4,硅2.2~2.6,錳0.6~1.0,0<磷≤0.1,0<硫≤0.1,銅0.6~1.0,鉬0.2~0.5,鉻0.1~0.3,鈮0.05~0.12,釩0.05~0.2,鈦0.07~0.15,余量為Fe。
所述多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套的石墨形狀主要為A型,復(fù)合基體主要由羽毛狀、針狀的鑄態(tài)貝氏體和彌散分布的鈮、釩、鈦元素的碳、氮化物硬質(zhì)相組成。氣缸套的工作表面硬度為270~320HB,抗拉強(qiáng)度σb為350~450MPa,更適合在當(dāng)代高速、高強(qiáng)化、高性能、低排放、長壽命的內(nèi)燃機(jī)上使用。
所述多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套可按照如下步驟進(jìn)行制備 a.各成分按照如下的重量百分比進(jìn)行配料碳3.0~3.4,硅2.2~2.6,錳0.6~1.0,0<磷≤0.1,0<硫≤0.1,銅0.6~1.0,鉬0.2~0.5,鉻0.1~0.3,鈮0.05~0.12,釩0.05~0.2,鈦0.07~0.15,余量為Fe; b.用變頻感應(yīng)電爐熔煉配料,控制鐵液出爐溫度為1500~1550℃; c.出爐前加入鐵液質(zhì)量的0.5~0.7%的孕育劑處理,具體可采用硅鋇鈣孕育劑、硅鍶孕育劑或硅鋇孕育劑; d.采用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件; e.控制鑄件出模溫度為850~900℃,然后迅速急冷鑄件1-2min,使鑄件溫度降至420~500℃; f.將鑄件轉(zhuǎn)移到保溫箱中緩冷1~2h; g.將鑄件在440~460℃保溫2h進(jìn)行回火處理。
本發(fā)明在碳、硅、錳、磷、硫普通元素化學(xué)成分的基礎(chǔ)上,加入銅、鉬、鉻、鈮、釩、鈦6種優(yōu)化組合的合金元素,主要可以起到以下作用 1、銅的作用銅在鐵液一次結(jié)晶時有中等石墨化作用,降低白口傾向,在鑄鐵共析轉(zhuǎn)變時,阻礙石墨化,降低共析轉(zhuǎn)變溫度,銅可固溶于奧氏體,固溶于貝氏體,強(qiáng)化貝氏體、促進(jìn)貝氏體形成,但作用較緩和。
2、鉬,鉻的作用鉬、鉻都是反石墨化元素,含量高時有白口傾向,都能固溶于奧氏體中,穩(wěn)定奧氏體,使S曲線右移。當(dāng)氣缸套鑄件中加入鉬鉻元素達(dá)到一定含量時,在900-500℃高溫區(qū),采用急冷方式連續(xù)冷卻時,過冷奧氏體不會發(fā)生擴(kuò)散分解,完全避免珠光體的形成,在500-300℃的中溫轉(zhuǎn)變區(qū)緩冷時,可獲得鑄態(tài)貝氏體,但往往石墨形狀,分布較差,硬度偏高,機(jī)加工性能較差,且材料成本較高。
因此,同時加入銅、鉬、鉻三元素后,在上述同樣的工藝條件下,可穩(wěn)定獲得鑄態(tài)貝氏體,不但石墨形狀、分布及機(jī)加工性能得到明顯改善,而且鉬元素的用量可減少50%左右,材料成本明顯降低。
3、鈮、釩、鈦的作用對石墨化而言,鈮是中性元素,釩是反石墨化元素,鈦含量小于0.1%時促進(jìn)石墨化。由于鈮、釩、鈦元素的含量都低,因此,對氣缸套鑄件石墨形狀,分布的影響并不大。鈮、釩、鈦元素都是強(qiáng)碳、氮化物形成元素,它們與碳氮有很強(qiáng)的親和力,在本發(fā)明的氣缸套中可分別形成NbC、Nb(C、N)、VC、V(C、N)、TiC、Ti(C、N)等高硬度的碳、氮化物,呈彌散分布,與鑄態(tài)貝氏體組成高耐磨性的復(fù)合基體,其顆粒大小一般為2-7μm,其數(shù)量每平方毫米面積上大于50個,其顯微硬度達(dá)Hv2000-3390。此外鈮、釩、鈦元素對促進(jìn)形成鑄態(tài)貝氏體,強(qiáng)化鑄態(tài)貝氏體,也能起到良好的作用。
本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù),有以下優(yōu)點 本發(fā)明的氣缸套加入優(yōu)化合金元素后,得到的復(fù)合基體,優(yōu)于現(xiàn)有氣缸套的鑄態(tài)貝氏體基體,耐磨性得到提高;機(jī)械性能(包括抗拉強(qiáng)度、硬度)與現(xiàn)有氣缸套相當(dāng),但生產(chǎn)成本降低,性價比高,是非常有市場優(yōu)勢的產(chǎn)品。
圖1為實施例1得到的氣缸套基體金相圖。
具體實施例方式 以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案,但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于此 實施例1 按照各化學(xué)成分重量百分含量為碳3.2%,硅2.4%,錳0.8%,磷0.055%,硫0.05%,銅0.8%,鉬0.3%,鉻0.2%,鈮0.07%,釩0.08%,鈦0.07%,余量為Fe進(jìn)行配料。用變頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液,在出爐前加入鐵液質(zhì)量0.6%的硅鋇鈣孕育劑孕育,控制溫度為1530℃鐵液出爐;用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝生產(chǎn)氣缸套鑄件。控制鑄件出模溫度為900℃,然后急冷冷卻90s,使鑄件溫度降至460℃。將鑄件送入保溫箱中緩冷,保溫90min再出箱空冷。然后將鑄件在450℃保溫2h進(jìn)行回火處理,得到多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套,其抗拉強(qiáng)度為410MPa,硬度為302HB。
實施例2 按照各化學(xué)成分重量百分含量為碳3.1,硅2.5,錳0.7,磷0.06,硫0.04,銅0.9,鉬0.25,鉻0.25,鈮0.1,釩0.1,鈦0.08,余量為Fe進(jìn)行配料。用變頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液,在出爐前加入鐵液質(zhì)量0.5%的硅鍶孕育劑孕育,控制溫度為1520℃鐵液出爐;用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝條件生產(chǎn)氣缸套鑄件。鑄件出模溫度為880℃,然后急冷冷卻60s,使鑄件溫度降至490℃;將鑄件送入保溫箱中緩冷,保溫90min出箱空冷。然后將鑄件在440℃保溫2h進(jìn)行回火處理,得到多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套,其抗拉強(qiáng)度為370MPa,硬度為280HB。
實施例3 按照各化學(xué)成分重量百分含量為碳3.3,硅2.2,錳0.7,磷0.07,硫0.08,銅0.7,鉬0.4,鉻0.15,鈮0.08,釩0.08,鈦0.07,余量為Fe進(jìn)行配料。用變頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液,在出爐前加入鐵液質(zhì)量0.7%的硅鋇孕育劑孕育,控制溫度為1550℃鐵液出爐;用金屬型濕涂料離心鑄造常規(guī)工藝條件生產(chǎn)氣缸套鑄件。控制鑄件出模溫度為860℃,然后急冷冷卻120s,使鑄件溫度降至420℃;將鑄件送入保溫箱中緩冷,保溫90min出箱空冷。然后將鑄件在450℃保溫2h進(jìn)行回火處理,得到多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套,其抗拉強(qiáng)度為440MPa,硬度為315HB。
權(quán)利要求
1.一種多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套,其特征在于所述的多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵的化學(xué)組成按重量百分比計如下
碳3.0~3.4%;硅2.2~2.6%;錳0.6~1.0%;0<磷≤0.1%;0<硫≤0.1%;銅0.6~1.0%;鉬0.2~0.5%;鉻0.1~0.3%;鈮0.05~0.12%;釩0.05~0.2%;鈦0.07~0.15%;余量為Fe。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵氣缸套。所述的多元合金化鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵的化學(xué)組成按重量百分比計如下碳3.0~3.4%;硅2.2~2.6%;錳0.6~1.0%;0<磷≤0.1%;0<硫≤0.1%;銅0.6~1.0%;鉬0.2~0.5%;鉻0.1~0.3%;鈮0.05~0.12%;釩0.05~0.2%;鈦0.07~0.15%;余量為Fe。本發(fā)明的氣缸套加入優(yōu)化合金元素后,得到的復(fù)合基體,優(yōu)于現(xiàn)有氣缸套的鑄態(tài)貝氏體基體,耐磨性得到提高;機(jī)械性能(包括抗拉強(qiáng)度、硬度)與現(xiàn)有氣缸套相當(dāng),但生產(chǎn)成本降低,性價比高。
文檔編號C22C37/00GK101117923SQ20071005511
公開日2008年2月6日 申請日期2007年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月10日
發(fā)明者秦小才, 青 繆, 殷建祥, 劉治軍, 王小軍 申請人:河南省中原內(nèi)配股份有限公司