专利名称：用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种铸铁材料，尤其是一种用于活塞镶圈的铸铁材料，属于铸造材料技术领域。
背景技术：
活塞镶圈一般采用奥氏体铸铁材料，可有效增强活塞第一道环槽的耐磨性，延长活塞的使用寿命。目前在高性能发动机上都普遍采用了这种活塞镶圈。活塞镶圈的质量优劣直接影响到活塞的使用情况以及整个发动机的性能，而活塞镶圈合金材料是影响其性能的关键。目前的活塞镶圈采用的奥氏体铸铁材料为高镍奥氏体铸铁材料，镍含量为13.5-17.5％，价格较为昂贵，且耐磨性较差。
发明内容
针对现有活塞镶圈制造材料在机械性能上存在的不足，本发明提供了一种生产成本低、耐磨性能好，镍含量较低的用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料。
本发明是通过以下技术方案实现的用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料的组分及其重量百分比为氮，0.0005-0.2％；碳，2.0-3.6％；硅，1.1-3.5％；锰，2.8-9.0％；镍，1.2-13.5％；铜，1.1-8％；铬，0-2.3％；磷≤0.2％；硫≤0.2％；余量为铁。
用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料的组分及其重量百分比为氮，0.0005-0.2％；碳，2.0-3.6％；硅，1.1-3.5％；锰，2.8-9.0％；镍，1.2-13.5％；铜，1.1-8％；铬，0-2.3％；钛，0-2％；钼，0-2％；钒，0-2％；锆，0-2％；铝，0-2％；磷≤0.2％；硫≤0.2％；余量为铁。
所述材料的铸件的机械性能为抗拉强度δb≥130MPa，抗弯强度δbb≥300MPa，布氏硬度HB120-170。
这种铸铁材料的金相组织为(1)基体为奥氏体组织，其上面有均匀分布的细小合金碳化物和磷化物，但不允许有连续的网状组织出现，碳化物和磷化物总量小于12％。(2)石墨主要为A型+B型，允许有少量的D型、E型。D型小于10％，E型小于30％，D型和E型石墨总量小于40％。石墨长度15-200um。
这种用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料在20-200℃温度下的平均线膨胀系数λ≥18×10-6/℃，与现有的高镍奥氏体铸铁材料的线膨胀系数相同。由于平均线膨胀系数是其能否作为活塞镶圈材料的基本指标，所述这种低镍材料满足了高性能发动机上活塞镶圈的机械性能的要求，具有生产成本低、耐磨性能好等优点。
具体实施例方式
实施例1本发明为一种用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料，其化学组分的重量百分比为氮0.01％；碳2.4％；硅3.0％；锰3.6％；镍3.2％；铜4.1％；铬2.3％；磷0.09％；硫0.1％；余量为铁。
将上述各种所需合金配料及生铁采用电炉进行熔炼，等熔制到1500℃左右，得到铁水，然后上述铁水经孕育处理后，浇入到旋转的离心铸造模具中，冷却后即得到这种铸铁合金的的镶圈铸造毛坯。将其进一步进行机械加工后，可镶入活塞，达到提高活塞第一道环槽耐磨性的目的。
测得上述的铸造镶圈的机械性能为抗拉强度δb≥130MPa，抗弯强度δbb≥300MPa，布氏硬度HB120-170。金相组织为(1)基体为奥氏体组织，其上面有均匀分布的细小合金碳化物和磷化物，但不允许有连续的网状组织出现，碳化物和磷化物总量小于12％。(2)石墨主要为A型+B型，允许有少量的D型、E型。D型小于10％，E型小于30％，D型和E型石墨总量小于40％。石墨长度15-200um。在20-200℃温度下的平均线膨胀系数λ≥18×10-6/℃。
实施例2氮0.1％；碳2.9％；硅2.4％；锰5.2％；镍6.4％；铜5.1％；铬1.5％；钛0.5％；钼0.8％；钒0.4％；锆0.5％；铝1.1％；磷0.1％；硫0.08％；余量为铁。将上述各种所需合金配料及生铁采用电炉进行熔炼，等熔制到1500℃左右，得到铁水，然后上述铁水经孕育处理后，浇入到旋转的离心铸造模具中，冷却后即得到这种铸铁合金的的镶圈铸造毛坯。将其进一步进行机械加工后，可镶入活塞，达到提高活塞第一道环槽耐磨性的目的。
测得上述的铸造镶圈的机械性能为抗拉强度δb≥130MPa，抗弯强度δbb≥300MPa，布氏硬度HB120-170。金相组织为(1)基体为奥氏体组织，其上面有均匀分布的细小合金碳化物和磷化物，但不允许有连续的网状组织出现，碳化物和磷化物总量小于12％。(2)石墨主要为A型+B型，允许有少量的D型、E型。D型小于10％，E型小于30％，D型和E型石墨总量小于40％。石墨长度15-200um。在20-200℃温度下的平均线膨胀系数λ≥18×10-6/℃。
实施例3氮0.2％；碳3.4％；硅3.2％；锰8.2％；镍12.4％；铜7.1％；铬1.8％；钛1.5％；钼1.8％；钒1.4％；锆1.5％；铝1.6％；磷0.16％；硫0.12％；余量为铁。将上述各种所需合金配料及生铁采用电炉进行熔炼，等熔制到1500℃左右，得到铁水，然后上述铁水经孕育处理后，浇入到旋转的离心铸造模具中，冷却后即得到这种铸铁合金的的镶圈铸造毛坯。将其进一步进行机械加工后，可镶入活塞，达到提高活塞第一道环槽耐磨性的目的。
测得上述的铸造镶圈的机械性能为抗拉强度δb≥130MPa，抗弯强度δbb≥300MPa，布氏硬度HB120-170。金相组织为(1)基体为奥氏体组织，其上面有均匀分布的细小合金碳化物和磷化物，但不允许有连续的网状组织出现，碳化物和磷化物总量小于12％。(2)石墨主要为A型+B型，允许有少量的D型、E型。D型小于10％，E型小于30％，D型和E型石墨总量小于40％。石墨长度15-200um。在20-200℃温度下的平均线膨胀系数λ≥18×10-6/℃。
权利要求
1.用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料，其特征在于所述材料的组分及其重量百分比为氮，0.0005-0.2％；碳，2.0-3.6％；硅，1.1-3.5％；锰，2.8-9.0％；镍，1.2-13.5％；铜，1.1-8％；铬，0-2.3％；磷≤0.2％；硫≤0.2％；余量为铁。
2.用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料，其特征在于所述材料的组分及其重量百分比为氮，0.0005-0.2％；碳，2.0-3.6％；硅，1.1-3.5％；锰，2.8-9.0％；镍，1.2-13.5％；铜，1.1-8％；铬，0-2.3％；钛，0-2％；钼，0-2％；钒，0-2％；锆，0-2％；铝，0-2％；磷≤0.2％；硫≤0.2％；余量为铁。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的用于活塞镶圈的含氮奥氏体铸铁材料，其特征在于所述材料的铸件的机械性能为抗拉强度δb≥130MPa，抗弯强度δbb≥300MPa，布氏硬度HB120-170。
全文摘要
本发明公开了一种用于活塞镶圈的铸铁材料，各组分及其重量百分比为氮0.0005－0.2％；碳2.0－3.6％；硅1.1－3.5％；锰2.8－9.0％；镍1.2－13.5％；铜1.1－8％；铬0－2.3％；钛0－2％；钼0－2％；钒0－2％；锆0－2％；铝0－2％；磷≤0.2％；硫≤0.2％；余量为铁。该铸铁材料经过配料采用电炉进行熔炼，然后孕育处理后浇入模具中即得到镶圈铸造毛坯，其抗拉强度δ
文档编号F02F5/00GK101092674SQ20071001539
公开日2007年12月26日 申请日期2007年7月20日 优先权日2007年7月20日
发明者张国华, 冯增建, 张卫东, 盖少磊, 魏作山, 王培海 申请人:山东滨州渤海活塞股份有限公司