一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸铁材料，具体涉及一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料及其制备方法。
【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。铸铁材料由于具有很好的强韧性、耐热性、铸造性能和阻尼减震性能，一直是柴油发动机缸体的理想材料。
[0003]但随着现代柴油发动机功率密度的不断提高，柴油发动机缸体承受的机械负荷不断提高，这就要求缸体材料具有很好的冲击韧性。而目前我国生产的蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的冲击韧性已无法满足不了使用要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料，其质量百分比成分为:C 3.6-3.9、Si2.3-2.7、Μη 0.6_0.8、Nb 0.3_0.45、Be 0.2_0.3、Se 0.1_0.15、Cr 0.08-0.14、Sn 0.05-
0.1、Ce 0.04-0.06、Tb 0.02_0.04、Ρ 0.02_0.03、S 0.01-0.02、余量为Fe。
[0006]—种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1525-1550°C;待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1480-1510°C出炉；
(2)铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为350-400°C，再将稀土镁钛蠕化剂、硅钡孕育剂的2/3和铁肩依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理:先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3稀硅钡孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置3_5min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1450-1465°C；
(3)对浇注成型的铸件进行热处理:先加热至360-420°C，保温2-3h，再加热至850-900°C，保温4-6h，水冷至540-580°C，保温3-4h，再空冷至270-330°C，保温l_2h;然后加热至580-620°C，保温3-4h，再加热至905_935°C，保温5_8h，油冷至560_590°C，保温3_4h，再空冷至310-340°C，保温 1.5-2.5h;最后加热至680_740°C，保温3_5h，风冷至330_370°C，保温 2-3h，再空冷至常温。
[0007]本发明的有益效果:
本发明通过添加Nb、Be、Se、Sn、Ce、Tb等合金元素以及合理的蠕化处理、孕育处理以及热处理等工艺，使得蠕墨铸铁在确保较高机械强度的前提下，提高了冲击韧性，从而大大提高了柴油发动机缸体的安全性和使用寿命。
[0008]具体实施例方式实施例
一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料，其质量百分比成分为:C 3.6-3.9、Si2.3-2.7、Μη 0.6_0.8、Nb 0.3_0.45、Be 0.2_0.3、Se 0.1_0.15、Cr 0.08-0.14、Sn 0.05-
0.1、Ce 0.04-0.06、Tb 0.02_0.04、Ρ 0.02_0.03、S 0.01-0.02、余量为Fe。
[0009]一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1535°c ；待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1505°C出炉；
(2)铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为370°C，再将稀土镁钛蠕化剂、硅钡孕育剂的2/3和铁肩依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理:先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3稀硅钡孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面;蠕化孕育完成后静置4min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1455°C;
(3)对浇注成型的铸件进行热处理:先加热至400°C，保温2.5h，再加热至880°C，保温5h，水冷至560°C，保温3.5h，再空冷至280°C，保温lh ；然后加热至590°C，保温3h，再加热至925°C，保温7h，油冷至580°C，保温4h，再空冷至315°C，保温1.5h;最后加热至710°C，保温4h，风冷至350°C，保温2.5h，再空冷至常温。
[0010]经检验，成品化学成分为:C3.78、Si 2.52、Μη 0.74、Nb 0.39、Be 0.28、Se 0.12、Cr 0.011、Sn 0.087、Ce 0.058、Tb 0.039、P 0.024、S 0.015、余量为Fe。其力学性能为:抗拉强度397Mpa，屈服强度354Mpa，伸长率3.5%，冲击韧性18.1 J/cm2。
【主权项】
1.一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料，其特征在于，其质量百分比成分为:C3.6-3.9、Si 2.3-2.7、Μη 0.6_0.8、Nb 0.3_0.45、Be 0.2_0.3、Se 0.1_0.15、Cr 0.08-0.14、Sn 0.05-0.UCe 0.04-0.06、Tb 0.02_0.04、Ρ 0.02_0.03、S 0.01-0.02、余量为Fe。2.根据权利要求1所述的柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、铌铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1525-1550°C;待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1480-1510°C出炉； (2)铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为350-400°C，再将稀土镁钛蠕化剂、硅钡孕育剂的2/3和铁肩依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理:先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3稀硅钡孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置3_5min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1450-1465°C； (3)对浇注成型的铸件进行热处理:先加热至360-420°C，保温2-3h，再加热至850-900°C，保温4-6h，水冷至540-580°C，保温3-4h，再空冷至270-330°C，保温l_2h;然后加热至580-620°C，保温3-4h，再加热至905_935°C，保温5_8h，油冷至560_590°C，保温3_4h，再空冷至310-340°C，保温 1.5-2.5h;最后加热至680_740°C，保温3_5h，风冷至330_370°C，保温 2-3h，再空冷至常温。
【专利摘要】本发明公开了一种柴油发动机缸体用抗冲击蠕墨铸铁材料及其制备方法，该蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的质量百分比成分为：C？3.6-3.9、Si？2.3-2.7、Mn？0.6-0.8、Nb？0.3-0.45、Be？0.2-0.3、Se？0.1-0.15、Cr？0.08-0.14、Sn？0.05-0.1、Ce？0.04-0.06、Tb？0.02-0.04、P？0.02-0.03、S？0.01-0.02、余量为Fe。本发明通过添加Nb、Be、Se、Sn、Ce、Tb等合金元素以及合理的蠕化处理、孕育处理以及热处理等工艺，使得蠕墨铸铁在确保较高机械强度的前提下，提高了柴油发动机缸体的安全性和使用寿命。
【IPC分类】C21C1/08, C22C33/08, C21D5/00, F02F1/00, C22C37/10
【公开号】CN105483514
【申请号】CN201510891628
【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