一种高强度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，具体涉及一种高强度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强度普遍偏低的缺点，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，提供一种高强度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:
一种高强度灰铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为:C 3.2-3.6、Si 1.4-1.8、Cu 0.6-0.9、Μη 0.5_0.7、Μο 0.3_0.6、Cr 0.2-0.4、Ni 0.15_0.25、Sb 0.05_0.15、As0.04-0.08、Sc 0.03-0.05^Yb 0.025-0.045、P 0.01_0.03、S 0.02-0.04、余量为Fe。
[0005]—种高强度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、铬铁、钼铁和镍铁，当铁水温度达到1420_1460°C时加入石墨电极粉进行增碳，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钱3-5min加入，合金元素Sb和As以纯锑和纯砷的方式置于浇包内，当铁水温度达到1510-1550°C时静置保温10_15min，然后出炉；
(2)选择粒度为4-8mm的硅铁孕育剂加入到浇包内铁水的表面，在1440-1480°C下适当搅拌进行包内孕育处理；
(3)在浇包内加入粒度为3-5mm的稀土铬锰硅孕育剂在1410-1440°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1380°C;然后对成型的铸件进行热处理:先加热至520-560°C，保温2-4h，再加热至890_930°C，保温3_6h，油冷至450-480°C，保温l_2h，再风冷至180-220°C，保温0.5_lh ；然后加热至480_510°C，保温2_4h，雾冷至230-270°C，保温l_2h;最后加热至280-340°C，保温2-3h，空冷至常温。
[0006]本发明的有益效果:
本发明通过优化w( Si )/W(C)的比值和加入Sb、As、Sc、Yb等元素进行微合金化处理，可以显著提高灰铸铁的机械强度和硬度，使制得的灰铸铁抗拉强度2 360MPa，硬度2 180HB，完全满足柴油发动机缸体材料的性能要求。
[0007]具体实施例方式实施例
一种高强度灰铸铁柴油发动机缸体材料，其质量百分比成分为:C 3.2-3.6、Si 1.4-1.8、Cu 0.6-0.9、Μη 0.5_0.7、Μο 0.3_0.6、Cr 0.2-0.4、Ni 0.15_0.25、Sb 0.05_0.15、As0.04-0.08、Sc 0.03-0.05^Yb 0.025-0.045、P 0.01_0.03、S 0.02-0.04、余量为Fe。
[0008]—种高强度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、铬铁、钼铁和镍铁，当铁水温度达到1440°C时加入石墨电极粉进行增碳，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钱4min加入，合金元素Sb和As以纯锑和纯砷的方式置于浇包内，当铁水温度达到1530°C时静置保温15min，然后出炉；
(2)选择粒度为6mm的硅铁孕育剂加入到浇包内铁水的表面，在1460°C下适当搅拌进行包内孕育处理；
(3)在浇包内加入粒度为4mm的稀土铬锰硅孕育剂在1420°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1380°C;然后对成型的铸件进行热处理:先加热至540°C，保温3h，再加热至905°C，保温4h，油冷至470°C，保温1.5h，再风冷至200°C，保温0.5h;然后加热至490°C，保温3h，雾冷至250°C，保温1.5h ；最后加热至320°C，保温2.5h，空冷至常温。
[0009]经检验，成品化学成分为:C3.48%、Si 1.62%、Cu 0.78%、Μη 0.66%、Μο 0.45%、Cr0.33%、Ni 0.18%、Sb 0.11%、As 0.064%、Sc 0.048%、Yb 0.036%、P 0.027%、S 0.038%、余量为Fe，其力学性能为:抗拉强度396Mpa，硬度202HB。
【主权项】
1.一种高强度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: C 3.2-3.6、Si 1.4-1.8、Cu 0.6_0.9、Μη 0.5_0.7、Μο 0.3_0.6、Cr 0.2-0.4、Ni 0.15-0.25、Sb 0.05-0.15、As 0.04-0.08、Sc 0.03_0.05、Yb 0.025-0.045、P 0.01_0.03、S0.02-0.04、余量为 Fe。2.根据权利要求1所述的高强度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、铬铁、钼铁和镍铁，当铁水温度达到1420-1460°C时加入石墨电极粉进行增碳，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钱3-5min加入，合金元素Sb和As以纯锑和纯砷的方式置于浇包内，当铁水温度达到1510-1550°C时静置保温10_15min，然后出炉； (2)选择粒度为4-8mm的硅铁孕育剂加入到浇包内铁水的表面，在1440-1480°C下适当搅拌进行包内孕育处理； (3)在浇包内加入粒度为3-5mm的稀土铬锰硅孕育剂在1410-1440°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1380°C;然后对成型的铸件进行热处理:先加热至520-560°C，保温2-4h，再加热至890_930°C，保温3_6h，油冷至450-480°C，保温l_2h，再风冷至180-220°C，保温0.5_lh ；然后加热至480_510°C，保温2_4h，雾冷至230-270°C，保温l_2h;最后加热至280-340°C，保温2-3h，空冷至常温。
【专利摘要】本发明公开了一种高强度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？3.2-3.6、Si？1.4-1.8、Cu？0.6-0.9、Mn？0.5-0.7、Mo？0.3-0.6、Cr？0.2-0.4、Ni？0.15-0.25、Sb？0.05-0.15、As？0.04-0.08、Sc？0.03-0.05、Yb？0.025-0.045、P？0.01-0.03、S？0.02-0.04、余量为Fe。本发明通过优化W（Si）/W（C）的比值和加入Sb、As、Sc、Yb等元素进行微合金化处理，可以显著提高灰铸铁的机械强度和硬度，完全满足柴油发动机缸体材料的性能要求。
【IPC分类】C22C37/10, C22C33/08, C22C37/08, C21D5/00
【公开号】CN105483516
【申请号】CN201510892019
【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