一种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及一种铸铁材料，具体涉及一种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法。
【背景技术】
[0002]柴油发动机是由缸体和缸盖两大部分组成，通过螺栓相互连接起来，其中缸体是柴油发动机乃至汽车中最重要的零件之一，是柴油发动机的基础零件和骨架，同时又是柴油发动机总装配时的基础零件。缸体的作用是支承和保证活塞、连杆、曲轴等运动部件工作时的准确位置;保证柴油发动机的换气、冷却和润滑;提供各种辅助系统、部件及柴油发动机的安装。柴油发动机缸体材料的加工质量直接影响柴油发动机的质量，进而影响到汽车整体的质量，因此柴油发动机缸体的性能长期以来一直受到国内外汽车生产企业的重视。缸体的工作条件决定了缸体必须具有高强度、高刚度、高硬度、高耐磨性以及良好的散热性和切削性，同时要有很好的密封性、防漏性、减振性等。近几年随着汽车工业的快速发展，对柴油发动机缸体材料的性能要求越来越高。而目前我国生产的灰铸铁柴油发动机缸体材料存在着耐磨性差的缺点，无法满足市场需求。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法。
[0004]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为:C 2.4-2.8,Si1.6-2.2、Μη 0.8_1.4、Cu 0.5_0.9、W 0.4-0.7、Nb 0.3_0.5、Zr 0.25_0.45、B 0.05-0.UCe0.04-0.08^Er 0.03_0.06、P 0.6_1.2、S 0.05-0.15、余量为Fe。
[0005]—种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)采用中频感应电炉进行熔炼，首先在炉底加入废钢、生铁和回炉料，炉料熔化后加入硅铁、锰铁和硼铁，当铁水温度达到1440_1480°C时加入石油焦粉进行增碳，然后加入其它铁合金来调整铁水化学成分，合金元素Cu以电解铜的方式在出炉前4-6min加入，合金元素Nb以纯铌的方式置于浇包内，当铁水温度达到1520-1560°C时静置保温10-15min，然后出炉；
(2)选择粒度为5-10mm的硅钙孕育剂加入到浇包内铁水的表面，在1460-1490°C下适当搅拌进行包内孕育处理；
(3)在浇包内加入粒度为4-8mm的稀土硅铁孕育剂在1430-1460°C下进行二次孕育处理；
(4)将孕育处理后的铁水浇注到粘土砂型中，浇注温度不低于1400°C;然后对成型的铸件进行热处理:先加热至840-880°C，保温3-5h，水冷至380_420°C，保温2_3h ；然后加热至920-960°C，保温4-6h，油冷至450_500°C，保温3_4h，再雾冷至270_330°C，保温l_2h;最后加热至410-440°C，保温2-3h，再加热至760-820°C，保温2-4h，风冷至360-390°C，保温l_2h，再空冷至常温。
[0006]本发明的有益效果:
本发明加入适量的W、Nb、Zr等合金元素，可以与C形成化合物硬质点，且细化晶粒，增加灰铸铁的韧性，并使其具有更高的硬度和耐磨性，本发明提高了 P的含量，使得P在主体中能形成各种Fe3P共晶的坚硬骨架，从而提高灰铸铁的耐磨性，本发明还添加了一定的B元素，形成磷硼碳化物，使得偏析在晶界网状分布，灰铸铁硬度和耐磨性更高。
[0007]具体实施例方式实施例
一种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为:c 2.4-2.8,Si1.6-2.2、Μη 0.8_1.4、Cu 0.5_0.9、W 0.4-0.7、Nb 0.3_0.5、Zr 0.25_0.45、B 0.05-0.UCe0.04-0.08^Er 0.03_0.06、P 0.6_1.2、S 0.05-0.15、余量为Fe。
[0008]—种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)采用中频感应电炉进行熔炼，首先在炉底加入废钢、生铁和回炉料，炉料熔化后加入硅铁、锰铁和硼铁，当铁水温度达到1460°C时加入石油焦粉进行增碳，然后加入其它铁合金来调整铁水化学成分，合金元素Cu以电解铜的方式在出炉前5min加入，合金元素Nb以纯铌的方式置于浇包内，当铁水温度达到1540°C时静置保温lOmin，然后出炉；
(2)选择粒度为8_的硅钙孕育剂加入到浇包内铁水的表面，在1470°C下适当搅拌进行包内孕育处理；
(3)在浇包内加入粒度为6mm的稀土硅铁孕育剂在1430-1460°C下进行二次孕育处理；
(4)将孕育处理后的铁水浇注到粘土砂型中，浇注温度不低于1400°C;然后对成型的铸件进行热处理:先加热至860°C，保温4h，水冷至410°C，保温2.5h;然后加热至940°C，保温5h，油冷至470°C，保温3h，再雾冷至290°C，保温lh ；最后加热至420°C，保温3h，再加热至780C，保温3h，风冷至380 C，保温1.5h，再空冷至常温。
[0009]经检验，成品化学成分为:C2.62%、Si 1.98%、Μη 1.14%、Cu 0.75%、W 0.68%、Nb0.43%、Zr 0.39%、B 0.078%、Ce 0.066%、Er 0.045%、P 1.08%、S 0.084%、余量为Fe。其力学性能为:抗拉强度326Mpa，硬度292HB。
【主权项】
1.一种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料，其特征在于，其质量百分比成分为:c2.4-2.8、Si 1.6-2.2、Μη 0.8_1.4、Cu 0.5_0.9、W 0.4-0.7、Nb 0.3_0.5、Zr 0.25_0.45、B0.05-0.UCe 0.04-0.08^Er 0.03_0.06、P 0.6_1.2、S 0.05-0.15、余量为Fe。2.根据权利要求1所述的高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)采用中频感应电炉进行熔炼，首先在炉底加入废钢、生铁和回炉料，炉料熔化后加入硅铁、锰铁和硼铁，当铁水温度达到1440-1480°C时加入石油焦粉进行增碳，然后加入其它铁合金来调整铁水化学成分，合金元素Cu以电解铜的方式在出炉前4-6min加入，合金元素Nb以纯铌的方式置于浇包内，当铁水温度达到1520-1560°C时静置保温10-15min，然后出炉； (2)选择粒度为5-10mm的硅钙孕育剂加入到浇包内铁水的表面，在1460-1490°C下适当搅拌进行包内孕育处理； (3)在浇包内加入粒度为4-8mm的稀土硅铁孕育剂在1430-1460°C下进行二次孕育处理； (4)将孕育处理后的铁水浇注到粘土砂型中，浇注温度不低于1400°C;然后对成型的铸件进行热处理:先加热至840-880°C，保温3-5h，水冷至380_420°C，保温2_3h ；然后加热至920-960°C，保温4-6h，油冷至450_500°C，保温3_4h，再雾冷至270_330°C，保温l_2h;最后加热至410-440°C，保温2-3h，再加热至760-820°C，保温2-4h，风冷至360-390°C，保温l_2h，再空冷至常温。
【专利摘要】本发明公开了一种高硬度耐磨灰铸铁柴油发动机缸体材料及其制备方法，该灰铸铁柴油发动机缸体材料的质量百分比成分为：C？2.4-2.8、Si？1.6-2.2、Mn？0.8-1.4、Cu？0.5-0.9、W？0.4-0.7、Nb？0.3-0.5、Zr？0.25-0.45、B？0.05-0.1、Ce？0.04-0.08、Er？0.03-0.06、P？0.6-1.2、S？0.05-0.15、余量为Fe。本发明加入适量W、Nb、Zr等合金元素，增加灰铸铁韧性，并使其具有更高的硬度和耐磨性，本发明提高P的含量，从而提高灰铸铁的耐磨性，本发明还添加了一定的B元素，使得偏析在晶界网状分布，灰铸铁硬度和耐磨性更高。
【IPC分类】F02F1/00, C22C37/10, C21D5/00, C21C1/08, C22C33/08
【公开号】CN105483513
【申请号】CN201510891597
【发明人】周道虎
【申请人】繁昌县恒鑫汽车零部件有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月8日