专利名称：一种发动机缸套离心铸造方法
技术领域：
本发明涉及铸造领域，特别涉及离心铸造领域。
背景技术：
发动机缸套是在高温、高速和高压力环境下工作的，为此，要求其制备材料具有较高的室高温强度、良好的耐磨性能和高的组织结构稳定性。近年来，节能减排经济发展模式要求发动机缸套使用温度提高、自身重量尽量减轻、使用寿命增长，为此，广泛地采用高性能合金铸铁材质制备缸套。为了提高缸套工作温度、降低发动机自重、提高发动机寿命、减少废气排放，特别是在重型运载机车上，对于发动机缸套材料的内表面组织结构要求更为严格。目前，在我国行业标准规定，针对离心铸造缸套的金相检测部位选择一般在距离近工作面2mm范围以内，而该缸套的组织光学金相检测要求远远高于行业要求其要求在整个缸套截面上的组织均应符合要求。因此，采用传统离心铸造工艺，由于离心铸造过程熔体顺序凝固方式及离心力的作用，制备的缸套材料的抗拉强度及硬度虽然能满足产品力学性能要求，但是，合金气缸套在使用一段时间之后，内孔磨损加剧，缸壁和活塞环之间产生较大的间隙，致使发动机跑气，有效功率降低，机油耗量大幅度上升，发动机使用寿命降低。 因此，研发改善气缸套内表面组织结构，获得具有更高耐磨性能、更低磨损系数的铝合金气缸套显得尤为重要。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种发动机缸套离心铸造方法，旨在满足抗拉强度和硬度的前提下，控制内层组织形态，提高材料的耐磨损性能，降低材料的摩擦系数和降低发动机油耗。为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括如下步骤1)熔炼在中频电炉中以优质废钢、铁水和中间合金为原料进行熔炼，控制发动机缸套的化学成分为:C 2.8-3.1，Si 2. 6-3. 0，Mnl. 2-1. 5，P 彡 0. 2，S 彡 0. 10，Cr 0.4-0.6， Ni 0. 1-0. 2，Mo 0.2-0. 3，Cu 0.6-0. 8，Sn 0. 3-0. 5，余量为铁及不可避免的杂质；熔炼温度为 1550-1600°C ；2)孕育孕育处理分两次进行，包括加入大剂量0. 4% -0. 6%的孕育剂进行第一次浇包孕育处理；再加入小剂量0. 1% -0. 3%的孕育剂进行第二次随流孕育处理；3)浇注先使离心铸造机的转速为480-520转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时，使转速提高50转/分，然后浇注剩余一半金属；4)冷却浇注完至放水间隔时间为30-35秒，然后水冷至低于200°C ；5)回火将缸套在热处理炉中回火，回火温度为530°C，保温1.5-3小时，然后以 40-120 0C /h 冷却。
本发明所制备的发动机缸套的有益效果为1.在大量实验的基础上，通过精选合金成分，配合合理的工艺设计，使得所制备的发动机缸套达到下述性能力学性能为抗拉强度σ b彡300MPa ；硬度ΗΒΜ0_ΗΒ^0。组织形态内圆石墨长度100-120 μ m,外圆石墨长度50-70 μ m,内层石墨A型，外层石墨A、B型；含磷、铜、铬等复合物12% 15% ；珠光体基体100% ；铁素体含量< 2% ；2.上述性能保证了内层性能，提高材料的耐磨损性能，降低材料的摩擦系数和降低发动机油耗。缸套内层耐磨性较常规离心铸造缸套耐磨性提高25-40%。
具体实施例方式实施例一一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括如下步骤1)熔炼在中频电炉中以优质废钢、铁水和中间合金为原料进行熔炼，控制发动机缸套的化学成分为:C 2. 8，Si 2. 6,Mn 1. 2，P 彡 0. 2，S 彡 0. 10, Cr 0. 4, Ni 0. Ι,Μο 0. 2， Cu 0. 6，Sn 0. 3，余量为铁及不可避免的杂质；熔炼温度为1550°C ；2)孕育孕育处理分两次进行，包括加入大剂量0.4%%的孕育剂进行第一次浇包孕育处理；再加入小剂量0. 的孕育剂进行第二次随流孕育处理；3)浇注先使离心铸造机的转速为480转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时， 使转速提高到530转/分，然后浇注剩余一半金属；4)冷却浇注完至放水间隔时间为30秒，然后水冷至低于200°C ；5)回火将缸套在热处理炉中回火，回火温度为530°C，保温1.5小时，然后以 40 0C /h 冷却。经测试，该发动机缸套的耐磨性提高28 %。实施例二一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括如下步骤1)熔炼在中频电炉中以优质废钢、铁水和中间合金为原料进行熔炼，控制发动机缸套的化学成分为:C 3. l,Si 3. Ο,Μη 1. 5, P 彡 0. 2，S 彡 0. 10, Cr 0. 6, Ni 0. 2,Mo 0. 3， Cu 0. 8，Sn 0. 5，余量为铁及不可避免的杂质；熔炼温度为1600°C ；2)孕育孕育处理分两次进行，包括加入大剂量0.6%的孕育剂进行第一次浇包孕育处理；再加入小剂量0. 3%的孕育剂进行第二次随流孕育处理；3)浇注先使离心铸造机的转速为520转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时， 使转速提高到570转/分，然后浇注剩余一半金属；4)冷却浇注完至放水间隔时间为35秒，然后水冷至低于200°C ；5)回火将缸套在热处理炉中回火，回火温度为530°C，保温3小时，然后以 120 0C /h 冷却。经测试，该发动机缸套的耐磨性提高35%。实施例三一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括如下步骤1)熔炼在中频电炉中以优质废钢、铁水和中间合金为原料进行熔炼，控制发动机缸套的化学成分为:C 3. 0，Si 2. 8，Mn 1. 4，P 彡 0. 2，S 彡 0. 10，Cr 0. 5，Ni 0. 15，Mo 0. 25，Cu 0. 7，Sn 0. 4，余量为铁及不可避免的杂质；熔炼温度为1570°C ；2)孕育孕育处理分两次进行，包括加入大剂量0.5%的孕育剂进行第一次浇包孕育处理；再加入小剂量0. 2%的孕育剂进行第二次随流孕育处理；3)浇注先使离心铸造机的转速为500转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时， 使转速提高到550转/分，然后浇注剩余一半金属；4)冷却浇注完至放水间隔时间为35秒，然后水冷至低于200°C ；5)回火将缸套在热处理炉中回火，回火温度为530°C，保温2小时，然后以80°C/ h冷却。经测试，该发动机缸套的耐磨性提高40 %。申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程， 但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程，即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进， 对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
权利要求
1. 一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括如下步骤1)熔炼在中频电炉中以优质废钢、铁水和中间合金为原料进行熔炼，控制发动机缸套的化学成分为:C 2. 8-3. 1，Si 2. 6-3. 0，Mnl. 2-1. 5，P 彡 0. 2，S 彡 0. 10，Cr 0. 4-0. 6，Ni 0. 1-0. 2，Mo 0. 2-0. 3，Cu 0. 6-0. 8，Sn 0. 3-0. 5，余量为铁及不可避免的杂质；熔炼温度为 1550-1600°C ；2)孕育孕育处理分两次进行，包括加入大剂量0.4%-0.6%的孕育剂进行第一次浇包孕育处理；再加入小剂量0. 1% -0. 3%的孕育剂进行第二次随流孕育处理；3)浇注先使离心铸造机的转速为480-520转/分，进行浇注；当浇注量达到一半时， 使转速提高50转/分，然后浇注剩余一半金属；4)冷却浇注完至放水间隔时间为30-35秒，然后水冷至低于200°C；5)回火将缸套在热处理炉中回火，回火温度为530°C，保温1.5-3小时，然后以 40-120 0C /h 冷却。
全文摘要
本发明公开了一种发动机缸套离心铸造方法，该方法包括熔炼、孕育、浇注、冷却、回火五个步骤。该方法通过精选合金成分，配合合理的工艺设计，使得所制备的发动机缸套内层性能得以提高，提高材料的耐磨损性能，降低材料的摩擦系数和降低发动机油耗；缸套内层耐磨性较常规离心铸造缸套耐磨性提高了25-40％。
文档编号C21D1/18GK102367561SQ20111030620
公开日2012年3月7日 申请日期2011年10月10日 优先权日2011年10月10日
发明者陈伟军 申请人:陈伟军