一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種鑄鐵材料，具體涉及一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油發(fā)動(dòng)機(jī)是由缸體和缸蓋兩大部分組成，通過螺栓相互連接起來，其中缸體是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)乃至汽車中最重要的零件之一，是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)零件和骨架，同時(shí)又是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)總裝配時(shí)的基礎(chǔ)零件。缸體的作用是支承和保證活塞、連桿、曲軸等運(yùn)動(dòng)部件工作時(shí)的準(zhǔn)確位置;保證柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的換氣、冷卻和潤滑;提供各種輔助系統(tǒng)、部件及柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的安裝。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的加工質(zhì)量直接影響柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的質(zhì)量，進(jìn)而影響到汽車整體的質(zhì)量，因此柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的性能長期以來一直受到國內(nèi)外汽車生產(chǎn)企業(yè)的重視。缸體的工作條件決定了缸體必須具有高強(qiáng)度、高剛度、高硬度、高耐磨性以及良好的散熱性和切削性，同時(shí)要有很好的密封性、防漏性、減振性等。近幾年隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展，對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的性能要求越來越高。而目前我國生產(chǎn)的灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料存在著耐磨性差的缺點(diǎn)，無法滿足市場需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料及其制備方法。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料，其質(zhì)量百分比成分為: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、余量為Fe。
[0005]—種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，首先在爐底加入廢鋼、生鐵和回爐料，爐料熔化后加入硅鐵、錳鐵和硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1440_1480°C時(shí)加入石油焦粉進(jìn)行增碳，然后加入其它鐵合金來調(diào)整鐵水化學(xué)成分，合金元素Cu以電解銅的方式在出爐前4-6min加入，合金元素Nb以純鈮的方式置于澆包內(nèi)，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1520-1560°C時(shí)靜置保溫10-15min，然后出爐；
(2)選擇粒度為5-10mm的硅鈣孕育劑加入到澆包內(nèi)鐵水的表面，在1460-1490°C下適當(dāng)攪拌進(jìn)行包內(nèi)孕育處理；
(3)在澆包內(nèi)加入粒度為4-8mm的稀土硅鐵孕育劑在1430-1460°C下進(jìn)行二次孕育處理；
(4)將孕育處理后的鐵水澆注到粘土砂型中，澆注溫度不低于1400°C;然后對(duì)成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先加熱至840-880°C，保溫3-5h，水冷至380_420°C，保溫2_3h ；然后加熱至920-960°C，保溫4-6h，油冷至450_500°C，保溫3_4h，再霧冷至270_330°C，保溫l_2h;最后加熱至410-440°C，保溫2-3h，再加熱至760-820°C，保溫2-4h，風(fēng)冷至360-390°C，保溫l_2h，再空冷至常溫。
[0006]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明加入適量的W、Nb、Zr等合金元素，可以與C形成化合物硬質(zhì)點(diǎn)，且細(xì)化晶粒，增加灰鑄鐵的韌性，并使其具有更高的硬度和耐磨性，本發(fā)明提高了 P的含量，使得P在主體中能形成各種Fe3P共晶的堅(jiān)硬骨架，從而提高灰鑄鐵的耐磨性，本發(fā)明還添加了一定的B元素，形成磷硼碳化物，使得偏析在晶界網(wǎng)狀分布，灰鑄鐵硬度和耐磨性更高。
[0007]具體實(shí)施例方式實(shí)施例
一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料，其質(zhì)量百分比成分為: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、余量為Fe。
[0008]—種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，首先在爐底加入廢鋼、生鐵和回爐料，爐料熔化后加入硅鐵、錳鐵和硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1460°C時(shí)加入石油焦粉進(jìn)行增碳，然后加入其它鐵合金來調(diào)整鐵水化學(xué)成分，合金元素Cu以電解銅的方式在出爐前5min加入，合金元素Nb以純鈮的方式置于澆包內(nèi)，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1540°C時(shí)靜置保溫lOmin，然后出爐；
(2)選擇粒度為8_的硅鈣孕育劑加入到澆包內(nèi)鐵水的表面，在1470°C下適當(dāng)攪拌進(jìn)行包內(nèi)孕育處理；
(3)在澆包內(nèi)加入粒度為6mm的稀土硅鐵孕育劑在1430-1460°C下進(jìn)行二次孕育處理；
(4)將孕育處理后的鐵水澆注到粘土砂型中，澆注溫度不低于1400°C;然后對(duì)成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先加熱至860°C，保溫4h，水冷至410°C，保溫2.5h;然后加熱至940°C，保溫5h，油冷至470°C，保溫3h，再霧冷至290°C，保溫lh ；最后加熱至420°C，保溫3h，再加熱至780C，保溫3h，風(fēng)冷至380 C，保溫1.5h，再空冷至常溫。
[0009]經(jīng)檢驗(yàn)，成品化學(xué)成分為: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%、余量為Fe。其力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度326Mpa，硬度292HB。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料，其特征在于，其質(zhì)量百分比成分為: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、余量為Fe。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行熔煉，首先在爐底加入廢鋼、生鐵和回爐料，爐料熔化后加入硅鐵、錳鐵和硼鐵，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1440-1480°C時(shí)加入石油焦粉進(jìn)行增碳，然后加入其它鐵合金來調(diào)整鐵水化學(xué)成分，合金元素Cu以電解銅的方式在出爐前4-6min加入，合金元素Nb以純鈮的方式置于澆包內(nèi)，當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1520-1560°C時(shí)靜置保溫10-15min，然后出爐； (2)選擇粒度為5-10mm的硅鈣孕育劑加入到澆包內(nèi)鐵水的表面，在1460-1490°C下適當(dāng)攪拌進(jìn)行包內(nèi)孕育處理； (3)在澆包內(nèi)加入粒度為4-8mm的稀土硅鐵孕育劑在1430-1460°C下進(jìn)行二次孕育處理； (4)將孕育處理后的鐵水澆注到粘土砂型中，澆注溫度不低于1400°C;然后對(duì)成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先加熱至840-880°C，保溫3-5h，水冷至380_420°C，保溫2_3h ；然后加熱至920-960°C，保溫4-6h，油冷至450_500°C，保溫3_4h，再霧冷至270_330°C，保溫l_2h;最后加熱至410-440°C，保溫2-3h，再加熱至760-820°C，保溫2-4h，風(fēng)冷至360-390°C，保溫l_2h，再空冷至常溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料及其制備方法，該灰鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的質(zhì)量百分比成分為：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、余量為Fe。本發(fā)明加入適量W、Nb、Zr等合金元素，增加灰鑄鐵韌性，并使其具有更高的硬度和耐磨性，本發(fā)明提高P的含量，從而提高灰鑄鐵的耐磨性，本發(fā)明還添加了一定的B元素，使得偏析在晶界網(wǎng)狀分布，灰鑄鐵硬度和耐磨性更高。
【IPC分類】F02F1/00, C22C37/10, C21D5/00, C21C1/08, C22C33/08
【公開號(hào)】CN105483513
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510891597
【發(fā)明人】周道虎
【申請(qǐng)人】繁昌縣恒鑫汽車零部件有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日