一种气缸缸套材料的制作方法

本发明涉及一种缸套材料，尤其涉及一种气缸缸套材料。

背景技术

随着社会的发展，人们的生活水平不断提高，人们对摩托车产品的质量要求也不断提高，现有摩托车发动机气缸缸套主要采用硼铸铁材质。硼铸铁具有较好的耐磨性，但缺乏润滑性和高温稳定性。同时人们对摩托车产品的质量要求也不断提高，硼铸铁已不能满足目前人们对摩托车发动机气缸缸套的耐磨性要求。

技术实现要素：

本发明旨在解决上述所提及的技术问题，提供一种气缸缸套材料，通过加入碳、硅、锰、磷、硫、铬、铜和镍，提高摩托车发动机气缸缸套的耐磨性、润滑性和高温稳定性。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种气缸缸套材料，其特征在于各组分按重量百分比为：c：1.6％～5.0％；si：1.0％～4.0％；mn：0.2％～1.8％；p：≤0.5％；s：≤0.3％；cr：0.08％～0.8％；cu+ni：0.15％～2％；铸铁：余量；碳当量：ce＝[c+0.3(si+p)]≤7％。

进一步地，所述c的成分按重量百分比为3.25％～3.70％。

进一步地，所述si的成分按重量百分比为2.10％～2.60％。

进一步地，所述mn的成分按重量百分比为0.50％～0.90％。

进一步地，所述p的成分按重量百分比为p≤0.25％。

进一步地，所述s的成分按重量百分比为s≤0.15％。

进一步地，所述cr的成分按重量百分比为0.15％～0.40％。

进一步地，所述cu+ni的成分按重量百分比为0.30％～1.00％。

进一步地，所述碳当量ce＝[c+0.3(si+p)]≤4.45％。

有益效果是：提供一种气缸缸套材料，通过加入碳、硅、锰、磷、硫、铬、铜和镍，提高摩托车发动机气缸缸套的耐磨性、润滑性和高温稳定性。

附图说明

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，其中：

图1为初始材质气缸套与本发明材料气缸套的活塞环组总摩擦功耗对比图。

具体实施方式

包含在本发明中的气缸缸套材料，其元素主要铁、碳、硅、锰、磷、硫、铬、铜、镍等元素。

在本发明中，优选c的含量为1.6％～5.0％；其作用是提升材料的屈服点和抗拉强度。

在本发明中，优选si的含量为1.0％～4.0％；硅与氧有较强的化合作用，能使材料中纯铁体晶粒细小和散布均匀，做为脱氧剂使用，同时在本材料加工过程中作为还原剂使用。硅还能提高材料的弹性极限，屈服点和抗拉强度。

在本发明中，优选mn的含量为0.2％～1.8％；锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，增加材料的韧性，提高强度和硬度，提高淬性，改善加热性能。

在本发明中，优选p的含量为≤0.5％；在一般性况下，磷是本材料中的有害元素，增加材料的冷脆性，降低塑性。因此增加最大含量要求。

在本发明中，优选s的含量为≤0.3％；硫在通常情况下是有害元素，含量高时容易使本材料产生热脆性，降低材料的延展性。在本材料中通过控制硫含量，来改善产品的切削加工性。

在本发明中，优选的cr含量为0.08％～0.8％；在铸铁中加入cr，可提高强度、硬度和耐磨性，使铸铁具有抗腐蚀性和抗氧化性。

在本发明中，优选的cu+ni含量为0.15％～2.00％；铜是重要的合金元素，有一定的固溶强化效果，同时又能提高本材料的润滑性。镍能提高材料的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。

在本发明中，优选的碳当量为≤7％；碳当量是影响本材料力学性能和铸件内在质量的重要参数，随碳当量提高，抗拉强度、弹性模量和布氏硬度均呈下降趋势。通过对碳当量的控制，来保证本材料的高强度和高温稳定性。

实施例一：

使用按以下比例制造的气缸缸套进行测试：c：3.5％；si：2.3％；mn：0.7％；p：0.25％；s：0.15％；cr：0.3％；cu+ni：0.5％；铸铁：92.3％；碳当量：ce＝[c+0.3(si+p)]＝4.265％。将采用本发明材料制造的气缸缸套与采用硼铸铁制造的气缸缸套进行磨损量测试。测试前准备两台摩托车发动机，一台采用本发明材料制造的气缸缸套，另一台采用硼铸铁制造的气缸缸套，实验地点为实验室的测试台。

测试前，先将两台发动机按下表1的规定进行20小时磨合。

表1磨合规范

然后进行强化试验工况循环，并按表2的规定进行，试验持续时间为80小时。

表2强化试验工况循环

当完成磨合和强化试验工况后，可进行磨损量测试，通过对比测试前后气缸缸套的缸径和圆柱度的变化量，得出气缸缸套的磨损程度，从而比较本发明材料制造的气缸缸套与采用硼铸铁制造的气缸缸套之间磨损量大小。

表3测试前后检测记录

采用本发明材料的气缸缸套的缸径测试前后数据变化为0.019，采用硼铸铁气缸缸套的缸径测试前后数据变化量为0.042，通过对比可得：采用本发明材料的气缸缸套的磨损量比采用硼铸铁的气缸缸套的磨损量少55％。

综上数据所得，本发明材料与现有的硼铸铁相比，能提升气缸缸套的耐磨性。

活塞环与气缸套间的润滑、摩擦直接影响到内燃机的动力性、经济性和可靠性。缸内工作过程循环变动及活塞气缸套间接触导热直接影响到润滑油膜的状态。同时活塞环和气缸套的工作环境是苛刻的，使本来已经很薄的油膜又遭到燃烧而产生明显的物理变化，以致出现金属与金属的直接接触，形成边界摩擦或干摩擦。本发明材料通过对材料成份的控制，通过加入铜、锰等元素，改善润滑性和高温稳定性，在发生边界摩擦或干摩擦时也能正常使用。

对采用本发明材料制造的气缸缸套与采用硼铸铁制造的气缸缸套进行实验，首先准备两台摩托车发动机，一台采用本发明材料制造的气缸缸套，另一台采用硼铸铁制造的气缸缸套。通过对比两台发动机中活塞环组的总摩擦功耗，得出两台发动机润滑性和高温稳定性差异。

实验开始前，先对两台发动机进行上述的磨合和强化实验工况循环，然后再进行实验，通过实验得出损失功率与曲柄旋转角度之间关系，详细数据参见图1，其中初始材质指硼铸铁。

通过图1数据对比可得，采用本发明新材料的气缸套的总摩擦功耗明显比采用硼铸铁气缸套的摩擦功耗要小，所以本发明材料提升了气缸缸套的润滑性和高温稳定性。

实施例二：

c：1.6％；si：1.0％；mn：0.2％；p：0.5％；s：0.3％；cr：0.08％；cu+ni：0.15％；铸铁：96.17％；碳当量：ce＝[c+0.3(si+p)]＝2.05％。

实施例三：

c：5.0％；si：4.0％；mn：1.8％；p：0％；s：0％；cr：0.8％；cu+ni：2％；铸铁：86.4％；碳当量：ce＝[c+0.3(si+p)]＝6.2％。

以上实施例不局限于该实施例自身的技术方案，实施例之间可以相互结合成新的实施例。以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而并非对其进行限制，凡未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明技术方案的范围内。