一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種球/婦復(fù)合鑄鐵材料的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著柴油機(jī)性能的不斷提升，柴油機(jī)燃燒室關(guān)鍵部件如缸蓋所承受的熱負(fù)荷和機(jī)械負(fù)荷越來越高，對柴油機(jī)氣缸蓋材料及制造技術(shù)也提出更高的要求。先進(jìn)高速增壓柴油機(jī)的的缸蓋大多采用鑄鐵合金鑄造。柴油機(jī)工作時(shí)，缸蓋的火力面溫度高，氧化剝落嚴(yán)重，要求材料具有很好的強(qiáng)韌性、抗疲勞和抗氧化剝落性能；其它部位要求高導(dǎo)熱以緩解柴油機(jī)的溫度過高，并且兼顧足夠的強(qiáng)韌性和抗疲勞。
[0003]然而，傳統(tǒng)缸蓋用鑄鐵材料的導(dǎo)熱性能與抗氧化剝落性能相互矛盾，此消彼長現(xiàn)象嚴(yán)重。球墨鑄鐵的強(qiáng)韌性、抗疲勞和抗氧化剝落性優(yōu)良，但導(dǎo)熱性能差；而蠕墨鑄鐵的導(dǎo)熱性能、強(qiáng)韌性、抗疲勞性適中，但抗氧化剝落性差，很難同時(shí)兼顧這些性能。國內(nèi)外高功率柴油機(jī)鑄鐵氣缸蓋經(jīng)常發(fā)生由于火力面鑄鐵材料氧化剝落和熱應(yīng)力開裂而損壞柴油機(jī)的嚴(yán)重問題。
[0004]如何使高功率密度柴油機(jī)氣缸蓋同時(shí)具有優(yōu)良的強(qiáng)韌性、抗疲勞性、導(dǎo)熱性能和抗氧化剝落性能，制備球/蠕復(fù)合鑄鐵材料氣缸蓋是一種有效且可行的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法。
[0006]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，該方法為:在鑄件局部表面型砂下埋入冷卻能力不同的冷鐵，在冷鐵上覆蓋1_8_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為3-20°C /S，凝固冷卻后制備球墨組織厚度不同的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。
[0007]上述方案中，鑄件局部表面為I?45mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。
[0008]上述方案中，所述冷鐵為水冷銅模、銅合金或者鋼鐵。
[0009]上述方案中，所述蠕墨鑄鐵熔體的成分和制備方法為國標(biāo)中的普通蠕墨鑄鐵及其熔煉方法。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明制備球/蠕復(fù)合鑄鐵材料可以同時(shí)提高鑄鐵表面局部的強(qiáng)韌性、抗疲勞性和抗氧化剝落性能，同時(shí)還能使鑄件本體保持足夠的導(dǎo)熱性能；在柴油機(jī)氣缸蓋和機(jī)體上具有廣泛的應(yīng)用前景；應(yīng)用本發(fā)明的方法制備的球/蠕復(fù)合鑄鐵氣缸蓋兼顧高強(qiáng)韌、高導(dǎo)熱和高抗氧化性能，可以大大提高氣缸蓋的服役溫度和服役壽命，徹底解決目前高功率密度柴油機(jī)氣缸蓋由于氧化剝落和熱應(yīng)力開裂而損壞柴油機(jī)問題，并且，與傳統(tǒng)通過表面處理方法(表面噴涂，激光重熔或者表面感應(yīng)淬火)相比，成本降低50%、能源消耗大幅度降少。
【附圖說明】
[0011]圖1為實(shí)施例3的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的顯微組織；
圖2為實(shí)施例4的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的顯微組織。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0013]理論上，增大氣缸蓋火力面表層的冷卻速度，在一定范圍內(nèi)可以使蠕墨鑄鐵熔體凝固為球墨鑄鐵。
[0014]本發(fā)明基于這一理論，在氣缸蓋火力面表層砂型中增加冷鐵，通過調(diào)整冷鐵表面的砂層厚度來控制火力面表面的冷卻速度，從而在火力面局部制備一定厚度的球墨鑄鐵，在其它部位制備蠕墨鑄鐵。
[0015]本發(fā)明是一種通改變過鑄件表層的冷卻速度制備鑄件表面為球墨鑄鐵，而鑄件本體為蠕墨鑄鐵的制備方法。
[0016]本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，該方法為:在鑄件局部表面型砂下埋入冷卻能力不同的冷鐵，在冷鐵上覆蓋1_8_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為3-20°C/S，凝固冷卻后制備球墨組織厚度不同的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。
[0017]所述鑄件局部表面為I?45mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。
[0018]所述冷鐵為水冷銅模、銅合金或者鋼鐵。
[0019]所述蠕墨鑄鐵熔體的成分和制備方法為國標(biāo)中的普通蠕墨鑄鐵及其熔煉方法。
[0020]實(shí)施例1:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，首先，采用國標(biāo)蠕墨鑄鐵(RuT300)的成分和熔煉方法配置蠕墨鑄鐵熔體。接著，在鑄件局部表面砂型下埋入水冷銅模，在冷鐵上覆蓋5_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為3.50C /s，凝固冷卻后制備鑄件局部表面為2.5mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。在相同使用環(huán)境下，球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的表面抗氧化能力比普通灰鑄鐵材料提高了 51%，比蠕墨鑄鐵材料提高了 30%，表面疲勞強(qiáng)度提高30~50%。
[0021]實(shí)施例2:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，首先，采用國標(biāo)蠕墨鑄鐵(RuT300)的成分和熔煉方法配置蠕墨鑄鐵熔體。接著，在鑄件局部表面型砂下埋入水冷銅模，在冷鐵上覆蓋3_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為7.80C /s，凝固冷卻后制備鑄件局部表面為5mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料，在相同使用環(huán)境下，球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的表面抗氧化能力比普通灰鑄鐵材料提高了51%，比蠕墨鑄鐵材料提高了 30%，表面疲勞強(qiáng)度提高30~50%。
[0022]實(shí)施例3:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，首先，采用國標(biāo)蠕墨鑄鐵(RuT300)的成分和熔煉方法配置蠕墨鑄鐵熔體。接著，在鑄件局部表面型砂下埋入水冷銅模，在冷鐵上覆蓋2_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為10.50C /s，凝固冷卻后制備鑄件局部表面為18mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料(見圖1)。從圖1可知:本發(fā)明制備的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料球墨鑄鐵層和蠕墨鑄鐵層結(jié)合良好，過渡區(qū)組織混合均勻，沒有明顯鑄造缺陷，且表面球墨鑄鐵層厚度達(dá)到18mm。
[0023]實(shí)施例4:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，首先，采用國標(biāo)蠕墨鑄鐵(RuT300)的成分和熔煉方法配置蠕墨鑄鐵熔體。接著，在鑄件局部表面型砂下埋入水冷銅模，在冷鐵上覆蓋Imm鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為17.0°C /s，凝固冷卻后制備鑄件局部表面為45_的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料(見附圖2)。從圖2可知:本發(fā)明制備的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料球墨鑄鐵層和蠕墨鑄鐵層結(jié)合良好，過渡區(qū)組織混合均勻，沒有明顯鑄造缺陷，且表面球墨鑄鐵層厚度達(dá)到45mm。
[0024]實(shí)施例5:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，首先，采用國標(biāo)蠕墨鑄鐵(RuT300)的成分和熔煉方法配置蠕墨鑄鐵熔體。接著，在鑄件局部表面型砂下埋入黃銅塊，在黃銅塊上覆蓋3_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為5.00C /s，凝固冷卻后制備鑄件局部表面為4.0mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。在相同使用環(huán)境下，球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的表面抗氧化能力比普通灰鑄鐵材料提高了 51%，比蠕墨鑄鐵材料提高了 30%，表面疲勞強(qiáng)度提高30~50%。
[0025]實(shí)施例6:
本發(fā)明實(shí)施例提供一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，首先，采用國標(biāo)蠕墨鑄鐵(RuT300)的成分和熔煉方法配置蠕墨鑄鐵熔體。接著，在鑄件局部表面型砂下埋入鋼塊，在鋼塊上覆蓋3_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為3.50C /s，凝固冷卻后制備鑄件局部表面為2.0mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。在相同使用環(huán)境下，球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的表面抗氧化能力比普通灰鑄鐵材料提高了 51%，比蠕墨鑄鐵材料提高了 30%，表面疲勞強(qiáng)度提高30~50%。
[0026]以上所述，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，其特征在于，該方法為:在鑄件局部表面型砂下埋入冷卻能力不同的冷鐵，在冷鐵上覆蓋1-8_鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為3-20°C /s，凝固冷卻后制備球墨組織厚度不同的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，其特征在于:鑄件局部表面為I?45mm的球墨鑄鐵，其它部位為蠕墨鑄鐵的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，其特征在于:所述冷鐵為水冷銅模、銅合金或者鋼鐵。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，其特征在于:所述蠕墨鑄鐵熔體的成分和制備方法為國標(biāo)中的普通蠕墨鑄鐵及其熔煉方法。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的制備方法，在鑄件局部表面型砂下埋入冷卻能力不同的冷鐵，在冷鐵上覆蓋1-8mm鑄型砂，澆入蠕墨鑄鐵熔體，使鑄件局部表面冷卻速度為3-20℃/s，凝固冷卻后制備球墨組織厚度不同的球/蠕復(fù)合鑄鐵材料。本發(fā)明制備球/蠕復(fù)合鑄鐵材料可以同時(shí)提高鑄鐵表面局部的強(qiáng)韌性、抗疲勞性和抗氧化剝落性能，同時(shí)還能使鑄件本體保持足夠的導(dǎo)熱性能，在相同使用環(huán)境下，球/蠕復(fù)合鑄鐵材料的表面抗氧化能力比普通灰鑄鐵材料提高了51%，比蠕墨鑄鐵材料提高了30%，且表面疲勞強(qiáng)度比本體提高30~50%。在柴油機(jī)氣缸蓋和機(jī)體上具有廣泛的應(yīng)用前景；徹底解決目前高功率密度柴油機(jī)氣缸蓋由于氧化剝落和熱應(yīng)力開裂而損壞柴油機(jī)問題，成本更低、環(huán)境污染小、可靠性更高。
【IPC分類】C22C33/08, B22D27/04
【公開號】CN105063463
【申請?zhí)枴緾N201510575727
【發(fā)明人】李建平, 楊忠, 張延京, 陶棟, 郭永春, 梁民憲
【申請人】西安工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年9月10日