一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌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(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌蠕墨鑄鐵材料及其制備方法。
【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(guò)螺栓相互連接起來(lái)，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(rùn)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(zhǎng)期以來(lái)一直受到國(guó)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(qiáng)韌性、耐熱性、鑄造性能和阻尼減震性能，一直是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的理想材料。
[0003]但隨著現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)功率密度的不斷提高，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體承受的機(jī)械負(fù)荷不斷提高，這就要求缸體材料具有很好的強(qiáng)韌性。而目前我國(guó)生產(chǎn)的蠕墨鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的強(qiáng)度和韌性已無(wú)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(diǎn)，提供一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌蠕墨鑄鐵材料及其制備方法。
[0005]為實(shí)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(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌蠕墨鑄鐵材料，其質(zhì)量百分比成分為:C3.7-4.l、Si1.9-2.3、Μο 0.5-0.8、Cu 0.4_0.7、Μη 0.3_0.45、Ni 0.2_0.4、Zr 0.15_0.25、Ta 0.1-0.2、La 0.05-0.UDy 0.04_0.08、Tm 0.03_0.05、P 0.03-0.044 0.01-0.02、余量為Fe。
[0006]—種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌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(jì)的基本化學(xué)成分稱取生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉬鐵、鎳鐵、電解銅等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1540_1570°C;待爐料全部熔化后檢測(cè)鐵液化學(xué)成分，成分檢測(cè)合格后于1490-1520°C出爐；
(2)鐵液出爐前，應(yīng)將澆注處理包烘烤，烘烤溫度為380-440°C，再將稀土鎂硅鐵蠕化劑、稀土硅鈣孕育劑的2/3和鐵肩依次置于包底搗實(shí)，然后采用沖入法將鐵液倒入澆注處理包內(nèi)進(jìn)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(shí)將剩余的1/3稀土硅鈣孕育劑隨流加入，然后加入草木灰于鐵液表面;蠕化孕育完成后靜置2-4min，然后取樣分析，檢測(cè)合格后進(jìn)行澆注，澆注溫度控制在 1450-1470°C;
(3)對(duì)澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先加熱至720-760°C，保溫4-5h，風(fēng)冷至280-340°C，保溫2-3h;然后加熱至570-610°C，保溫3-4h，再加熱至810-840°C，保溫5-7h，油冷至320-360°C，保溫1.5-2.5h ；最后加熱至470-520°C，保溫3_5h，再加熱至700_750°C，保溫4_6h，再加熱至940-990°C，保溫6-8h，霧冷至560_620°C，保溫3_4h，再水冷至290_340°C，保溫1_2h，再空冷至常溫。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明生產(chǎn)的高強(qiáng)韌性蠕墨鑄鐵，蠕化率高達(dá)85%以上，綜合機(jī)械性能優(yōu)異，不僅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，還具有較好的沖擊韌性，其抗拉強(qiáng)度2 370Mpa，屈服強(qiáng)度2 310Mpa，伸長(zhǎng)率2 3.5%，沖擊韌性之14 J/cm2'，滿足高功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的使用要求，且使用效果好，使用壽命長(zhǎng)。
[0008]具體實(shí)施例方式實(shí)施例
一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌蠕墨鑄鐵材料，其質(zhì)量百分比成分為:C3.7-4.1、Si 1.9-2.3、Mo 0.5-0.8、Cu 0.4_0.7、Μη 0.3_0.45、Ni 0.2_0.4、Zr 0.15_0.25、Ta 0.卜0.2、La0.05-0.UDy 0.04-0.08、Tm 0.03_0.05、P 0.03-0.044 0.01-0.02、余量為Fe。
[0009]一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌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(jì)的基本化學(xué)成分稱取生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉬鐵、鎳鐵、電解銅等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1550°c ；待爐料全部熔化后檢測(cè)鐵液化學(xué)成分，成分檢測(cè)合格后于1500°C出爐；
(2)鐵液出爐前，應(yīng)將澆注處理包烘烤，烘烤溫度為420°C，再將稀土鎂硅鐵蠕化劑、稀土硅鈣孕育劑的2/3和鐵肩依次置于包底搗實(shí)，然后采用沖入法將鐵液倒入澆注處理包內(nèi)進(jìn)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(shí)將剩余的1/3稀土硅鈣孕育劑隨流加入，然后加入草木灰于鐵液表面；蠕化孕育完成后靜置3min，然后取樣分析，檢測(cè)合格后進(jìn)行澆注，澆注溫度控制在1460。。；
(3)對(duì)澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先加熱至750°C，保溫5h，風(fēng)冷至310°C，保溫3h;然后加熱至580°C，保溫3.5h，再加熱至820°C，保溫6h，油冷至330°C，保溫2h;最后加熱至5050C，保溫4h，再加熱至730°C，保溫5h，再加熱至960°C，保溫7h，霧冷至590°C，保溫3h，再水冷至310°C，保溫1.5h，再空冷至常溫。
[0010]經(jīng)檢驗(yàn)，成品化學(xué)成分為:C3.92%、Si 2.04%、Μο 0.69%^Cu 0.54%、Μη 0.37%、Ni0.31%、Zr 0.22%、Ta 0.16%、La 0.082%、Dy 0.065%^Tm 0.046%^P 0.034%、S 0.012%、余量為卩6。其力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度3831^&，屈服強(qiáng)度3381^&，伸長(zhǎng)率3.9%，沖擊韌性16.6 J/cm2o
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌蠕墨鑄鐵材料，其特征在于，其質(zhì)量百分比成分為:C3.7-4.USi 1.9-2.3、Μο 0.5_0.8、Cu 0.4_0.7、Μη 0.3_0.45、Ni 0.2_0.4、Zr 0.15-0.25、Ta 0.卜0.2、La 0.05-0.UDy 0.04_0.08、Tm 0.03_0.05、P 0.03-0.04、S 0.01-0.02、余量為Fe。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌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(jì)的基本化學(xué)成分稱取生鐵、廢鋼、硅鐵、錳鐵、鉬鐵、鎳鐵、電解銅等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1540-1570°C;待爐料全部熔化后檢測(cè)鐵液化學(xué)成分，成分檢測(cè)合格后于1490-1520°C出爐； (2)鐵液出爐前，應(yīng)將澆注處理包烘烤，烘烤溫度為380-440°C，再將稀土鎂硅鐵蠕化劑、稀土硅鈣孕育劑的2/3和鐵肩依次置于包底搗實(shí)，然后采用沖入法將鐵液倒入澆注處理包內(nèi)進(jìn)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(shí)將剩余的1/3稀土硅鈣孕育劑隨流加入，然后加入草木灰于鐵液表面;蠕化孕育完成后靜置2-4min，然后取樣分析，檢測(cè)合格后進(jìn)行澆注，澆注溫度控制在 1450-1470°C; (3)對(duì)澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先加熱至720-760°C，保溫4-5h，風(fēng)冷至280-340°C，保溫2-3h;然后加熱至570-610°C，保溫3-4h，再加熱至810-840°C，保溫5-7h，油冷至320-360°C，保溫1.5-2.5h ；最后加熱至470-520°C，保溫3_5h，再加熱至700_750°C，保溫4_6h，再加熱至940-990°C，保溫6-8h，霧冷至560_620°C，保溫3_4h，再水冷至290_340°C，保溫1_2h，再空冷至常溫。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體用高強(qiáng)韌蠕墨鑄鐵材料及其制備方法，該蠕墨鑄鐵柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的質(zhì)量百分比成分為：C？3.7-4.1、Si？1.9-2.3、Mo？0.5-0.8、Cu？0.4-0.7、Mn？0.3-0.45、Ni？0.2-0.4、Zr？0.15-0.25、Ta？0.1-0.2、La？0.05-0.1、Dy？0.04-0.08、Tm？0.03-0.05、P？0.03-0.04、S？0.01-0.02、余量為Fe。本發(fā)明生產(chǎn)的高強(qiáng)韌性蠕墨鑄鐵,綜合機(jī)械性能優(yōu)異，不僅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度，還具有較好的沖擊韌性，滿足高功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)缸體材料的使用要求，且使用效果好，使用壽命長(zhǎng)。
【IPC分類】C22C33/08, C22C37/10
【公開(kāi)號(hào)】CN105543637
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510892240
【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(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月8日