一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种铸铁材料，具体涉及一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料及其制备方法。
【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。铸铁材料由于具有很好的强韧性、耐热性、铸造性能和阻尼减震性能，一直是柴油发动机缸体的理想材料。
[0003]但随着现代柴油发动机功率密度的不断提高，柴油发动机缸体承受的热负荷和机械负荷不断提高，不但要求缸体材料具有很好的力学性能，还要求具有较优良的耐热性和抗疲劳性，以缓解由于局部过热引起的热应力。而目前我国生产的蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的综合性能已无法满足不了使用要求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种强度高、韧性好、耐热性好、抗疲劳性好的柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料，其质量百分比成分为: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、余量为Fe。
[0006]一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、钒铁、钼铁、铬铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1530-1560°c ;待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1500-152(TC出炉；
(2)铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为360-390°C，再将稀土锰镁硅铁蠕化剂、稀土铬锰硅孕育剂的2/3和铁肩依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理:先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3稀土铬锰硅孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置5-7min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1465-1485°C ；
(3)对浇注成型的铸件进行热处理:先加热至370-410°C，保温2-3h，再加热至620-660°C，保温 3-4h，风冷至 220-240°C，保温 0.5_lh ;然后加热至 430_470°C，保温 2_3h，再加热至700-750°C，保温4-5h，油冷至340-380°C，保温l_2h ;最后加热至510-540°C，保温2-3h，再加热至830-860°C，保温5_7h，油冷至390_420°C，保温1.5-2.5h，再空冷至常温。
[0007]本发明的有益效果:
本发明采用Po、Ga、Sc、Eu、Pr等多元合金的复合加入以及通过稀土猛镁娃铁婦化剂进行蠕化处理，使制得的蠕墨铸铁综合性能优异，不仅具有极佳的力学性能，还具有优良的耐热性、耐疲劳性和抗冲击性，完全满足高功率柴油发动机缸体材料的性能要求。
[0008]具体实施例方式实施例
一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料，其质量百分比成分为: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、
余量为Fe。
[0009]一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料的制备方法，包括以下步骤:
(1)按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、钒铁、钼铁、铬铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1540°C ;待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1510°C出炉；
(2)铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为370°C，再将稀土锰镁硅铁蠕化剂、稀土铬锰硅孕育剂的2/3和铁肩依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理:先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3稀土铬锰硅孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置6min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1475°C ;
(3)对浇注成型的铸件进行热处理:先加热至90°C，保温2.5h，再加热至640°C，保温3h，风冷至230°C，保温0.5h ;然后加热至450°C，保温2.5h，再加热至720°C，保温4.5h，油冷至360°C，保温1.5h ;最后加热至530°(:，保温2-311，再加热至845°(:，保温611，油冷至410 C，保温2h，再空冷至常温。
[0010]经检验，成品化学成分为: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%、余量为Fe。其力学性能为:抗拉强度378Mpa，屈服强度332Mpa，伸长率3.3%，冲击韧性15.9J/cm2。
【主权项】
1.一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料，其特征在于，其质量百分比成分为: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、余量为 Fe。2.根据权利要求1所述的柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)按照上述设计的基本化学成分称取生铁、废钢、硅铁、锰铁、钒铁、钼铁、铬铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1530-1560°C ;待炉料全部熔化后检测铁液化学成分，成分检测合格后于1500-152(TC出炉； (2)铁液出炉前，应将浇注处理包烘烤，烘烤温度为360-390°C，再将稀土锰镁硅铁蠕化剂、稀土铬锰硅孕育剂的2/3和铁肩依次置于包底捣实，然后采用冲入法将铁液倒入浇注处理包内进行蠕化处理和孕育处理:先将炉内铁液的2/3倒入浇注处理包，充分搅拌均匀后将剩余的铁液倒入浇注处理包，同时将剩余的1/3稀土铬锰硅孕育剂随流加入，然后加入草木灰于铁液表面；蠕化孕育完成后静置5-7min，然后取样分析，检测合格后进行浇注，浇注温度控制在1465-1485°C ； (3)对浇注成型的铸件进行热处理:先加热至370-410°C，保温2-3h，再加热至620-660°C，保温 3-4h，风冷至 220-240°C，保温 0.5_lh ;然后加热至 430_470°C，保温 2_3h，再加热至700-750°C，保温4-5h，油冷至340-380°C，保温l_2h ;最后加热至510-540°C，保温2-3h，再加热至830-860°C，保温5_7h，油冷至390_420°C，保温1.5-2.5h，再空冷至常温。
【专利摘要】本发明公开了一种柴油发动机缸体用稀土锰镁硅铁系蠕墨铸铁材料及其制备方法，该蠕墨铸铁柴油发动机缸体材料的质量百分比成分为：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、余量为Fe。本发明采用Po、Ga、Sc、Eu、Pr等多元合金复合加入以及通过稀土锰镁硅铁蠕化剂进行蠕化处理，使制得蠕墨铸铁性能优异，满足高功率柴油发动机缸体材料的性能要求。
【IPC分类】C22C33/12, C22C37/04, C22C37/06, C22C37/10
【公开号】CN105331877
【申请号】CN201510892128
【发明人】於成刚
【申请人】马鞍山市常立发机械制造有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2015年12月8日