一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種鑄鐵材料，具體涉及一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]柴油發(fā)動機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)動機乃至汽車中最重要的零件之一，是柴油發(fā)動機的基礎(chǔ)零件和骨架，同時又是柴油發(fā)動機總裝配時的基礎(chǔ)零件。缸體的作用是支承和保證活塞、連桿、曲軸等運動部件工作時的準(zhǔn)確位置；保證柴油發(fā)動機的換氣、冷卻和潤滑；提供各種輔助系統(tǒng)、部件及柴油發(fā)動機的安裝。柴油發(fā)動機缸體材料的加工質(zhì)量直接影響柴油發(fā)動機的質(zhì)量，進而影響到汽車整體的質(zhì)量，因此柴油發(fā)動機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。鑄鐵材料由于具有很好的強韌性、耐熱性、鑄造性能和阻尼減震性能，一直是柴油發(fā)動機缸體的理想材料。
[0003]但隨著現(xiàn)代柴油發(fā)動機功率密度的不斷提高，柴油發(fā)動機缸體承受的熱負(fù)荷和機械負(fù)荷不斷提高，不但要求缸體材料具有很好的力學(xué)性能，還要求具有較優(yōu)良的耐熱性和抗疲勞性，以緩解由于局部過熱引起的熱應(yīng)力。而目前我國生產(chǎn)的蠕墨鑄鐵柴油發(fā)動機缸體材料的綜合性能已無法滿足不了使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種強度高、韌性好、耐熱性好、抗疲勞性好的柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料及其制備方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料，其質(zhì)量百分比成分為:C
3.9-4.3、Si 1.5-1.8、Μη 0.8-1.0、V 0.4-0.7、Mo 0.3-0.5、Cr 0.25-0.35、Po 0.2-0.3、Ga 0.05-0.15、Sc 0.04-0.07、Eu 0.03-0.06、Pr 0.02-0.04、P 0.04-0.06、S 0.03-0.04、余量為Fe。
[0006]一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)按照上述設(shè)計的基本化學(xué)成分稱取生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、釩鐵、鉬鐵、鉻鐵、回爐料等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1530-1560°c ;待爐料全部熔化后檢測鐵液化學(xué)成分，成分檢測合格后于1500-152(TC出爐；
(2)鐵液出爐前，應(yīng)將澆注處理包烘烤，烘烤溫度為360-390°C，再將稀土錳鎂硅鐵蠕化劑、稀土鉻錳硅孕育劑的2/3和鐵肩依次置于包底搗實，然后采用沖入法將鐵液倒入澆注處理包內(nèi)進行蠕化處理和孕育處理:先將爐內(nèi)鐵液的2/3倒入澆注處理包，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝髮⑹Ｓ嗟蔫F液倒入澆注處理包，同時將剩余的1/3稀土鉻錳硅孕育劑隨流加入，然后加入草木灰于鐵液表面；蠕化孕育完成后靜置5-7min，然后取樣分析，檢測合格后進行澆注，澆注溫度控制在1465-1485°C ；
(3)對澆注成型的鑄件進行熱處理:先加熱至370-410°C，保溫2-3h，再加熱至620-660°C，保溫 3-4h，風(fēng)冷至 220-240°C，保溫 0.5_lh ;然后加熱至 430_470°C，保溫 2_3h，再加熱至700-750°C，保溫4-5h，油冷至340-380°C，保溫l_2h ;最后加熱至510-540°C，保溫2-3h，再加熱至830-860°C，保溫5_7h，油冷至390_420°C，保溫1.5-2.5h，再空冷至常溫。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明采用Po、Ga、Sc、Eu、Pr等多元合金的復(fù)合加入以及通過稀土猛鎂娃鐵婦化劑進行蠕化處理，使制得的蠕墨鑄鐵綜合性能優(yōu)異，不僅具有極佳的力學(xué)性能，還具有優(yōu)良的耐熱性、耐疲勞性和抗沖擊性，完全滿足高功率柴油發(fā)動機缸體材料的性能要求。
[0008]具體實施例方式實施例
一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料，其質(zhì)量百分比成分為:C3.9-4.3、Si 1.5-1.8、Μη 0.8-1.0、V 0.4-0.7、Mo 0.3-0.5、Cr 0.25-0.35、Po 0.2-0.3、Ga 0.05-0.15、Sc 0.04-0.07、Eu 0.03-0.06、Pr 0.02-0.04、P 0.04-0.06、S 0.03-0.04、
余量為Fe。
[0009]一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)按照上述設(shè)計的基本化學(xué)成分稱取生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、釩鐵、鉬鐵、鉻鐵、回爐料等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1540°C ;待爐料全部熔化后檢測鐵液化學(xué)成分，成分檢測合格后于1510°C出爐；
(2)鐵液出爐前，應(yīng)將澆注處理包烘烤，烘烤溫度為370°C，再將稀土錳鎂硅鐵蠕化劑、稀土鉻錳硅孕育劑的2/3和鐵肩依次置于包底搗實，然后采用沖入法將鐵液倒入澆注處理包內(nèi)進行蠕化處理和孕育處理:先將爐內(nèi)鐵液的2/3倒入澆注處理包，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝髮⑹Ｓ嗟蔫F液倒入澆注處理包，同時將剩余的1/3稀土鉻錳硅孕育劑隨流加入，然后加入草木灰于鐵液表面；蠕化孕育完成后靜置6min，然后取樣分析，檢測合格后進行澆注，澆注溫度控制在1475°C ;
(3)對澆注成型的鑄件進行熱處理:先加熱至90°C，保溫2.5h，再加熱至640°C，保溫3h，風(fēng)冷至230°C，保溫0.5h ;然后加熱至450°C，保溫2.5h，再加熱至720°C，保溫4.5h，油冷至360°C，保溫1.5h ;最后加熱至530°(:，保溫2-311，再加熱至845°(:，保溫611，油冷至410 C，保溫2h，再空冷至常溫。
[0010]經(jīng)檢驗，成品化學(xué)成分為:C4.18%、Si 1.67%、Μη 0.93%、V 0.65%、Mo 0.45%、Cr0.29%、Po 0.22%、Ga 0.076%、Sc 0.063%、Eu 0.048%、Pr 0.034%、P 0.051%、S 0.032%、余量為Fe。其力學(xué)性能為:抗拉強度378Mpa，屈服強度332Mpa，伸長率3.3%，沖擊韌性15.9J/cm2。
【主權(quán)項】
1.一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料，其特征在于，其質(zhì)量百分比成分為:C 3.9-4.3、Si 1.5-1.8、Μη 0.8-1.0、V 0.4-0.7、Mo 0.3-0.5、Cr 0.25-0.35、Po 0.2-0.3、Ga 0.05-0.15、Sc 0.04-0.07、Eu 0.03-0.06、Pr 0.02-0.04、P 0.04-0.06、S0.03-0.04、余量為 Fe。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)按照上述設(shè)計的基本化學(xué)成分稱取生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、釩鐵、鉬鐵、鉻鐵、回爐料等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1530-1560°C ;待爐料全部熔化后檢測鐵液化學(xué)成分，成分檢測合格后于1500-152(TC出爐； (2)鐵液出爐前，應(yīng)將澆注處理包烘烤，烘烤溫度為360-390°C，再將稀土錳鎂硅鐵蠕化劑、稀土鉻錳硅孕育劑的2/3和鐵肩依次置于包底搗實，然后采用沖入法將鐵液倒入澆注處理包內(nèi)進行蠕化處理和孕育處理:先將爐內(nèi)鐵液的2/3倒入澆注處理包，充分?jǐn)嚢杈鶆蚝髮⑹Ｓ嗟蔫F液倒入澆注處理包，同時將剩余的1/3稀土鉻錳硅孕育劑隨流加入，然后加入草木灰于鐵液表面；蠕化孕育完成后靜置5-7min，然后取樣分析，檢測合格后進行澆注，澆注溫度控制在1465-1485°C ； (3)對澆注成型的鑄件進行熱處理:先加熱至370-410°C，保溫2-3h，再加熱至620-660°C，保溫 3-4h，風(fēng)冷至 220-240°C，保溫 0.5_lh ;然后加熱至 430_470°C，保溫 2_3h，再加熱至700-750°C，保溫4-5h，油冷至340-380°C，保溫l_2h ;最后加熱至510-540°C，保溫2-3h，再加熱至830-860°C，保溫5_7h，油冷至390_420°C，保溫1.5-2.5h，再空冷至常溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種柴油發(fā)動機缸體用稀土錳鎂硅鐵系蠕墨鑄鐵材料及其制備方法，該蠕墨鑄鐵柴油發(fā)動機缸體材料的質(zhì)量百分比成分為：C？3.9-4.3、Si？1.5-1.8、Mn？0.8-1.0、V？0.4-0.7、Mo？0.3-0.5、Cr？0.25-0.35、Po？0.2-0.3、Ga？0.05-0.15、Sc？0.04-0.07、Eu？0.03-0.06、Pr？0.02-0.04、P？0.04-0.06、S？0.03-0.04、余量為Fe。本發(fā)明采用Po、Ga、Sc、Eu、Pr等多元合金復(fù)合加入以及通過稀土錳鎂硅鐵蠕化劑進行蠕化處理，使制得蠕墨鑄鐵性能優(yōu)異，滿足高功率柴油發(fā)動機缸體材料的性能要求。
【IPC分類】C22C33/12, C22C37/04, C22C37/06, C22C37/10
【公開號】CN105331877
【申請?zhí)枴緾N201510892128
【發(fā)明人】於成剛
【申請人】馬鞍山市常立發(fā)機械制造有限公司
【公開日】2016年2月17日
【申請日】2015年12月8日