CN109338207A - 一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺 - Google Patents
一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109338207A CN109338207A CN201811242434.7A CN201811242434A CN109338207A CN 109338207 A CN109338207 A CN 109338207A CN 201811242434 A CN201811242434 A CN 201811242434A CN 109338207 A CN109338207 A CN 109338207A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- iron
- inovulant
- molten iron
- packet
- cylinder head
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 64
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 25
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 239000010439 graphite Substances 0.000 title claims abstract description 20
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 20
- 229910001018 Cast iron Inorganic materials 0.000 title abstract description 15
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 171
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims abstract description 45
- 229910001562 pearlite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 229910001126 Compacted graphite iron Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 claims description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 14
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 13
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 claims description 10
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 10
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 claims description 8
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 8
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 8
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910000859 α-Fe Inorganic materials 0.000 claims description 8
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 claims description 7
- 229910006351 Si—Sb Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910000519 Ferrosilicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 5
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910000604 Ferrochrome Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 108010038629 Molybdoferredoxin Proteins 0.000 claims description 4
- HBELESVMOSDEOV-UHFFFAOYSA-N [Fe].[Mo] Chemical compound [Fe].[Mo] HBELESVMOSDEOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 claims description 3
- 238000010079 rubber tapping Methods 0.000 claims description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 2
- 229910001021 Ferroalloy Inorganic materials 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 7
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract description 6
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 abstract description 6
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 abstract 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 abstract 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 8
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 6
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 5
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 4
- 206010000117 Abnormal behaviour Diseases 0.000 description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 238000005474 detonation Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001060 Gray iron Inorganic materials 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 2
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 2
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241001062472 Stokellia anisodon Species 0.000 description 1
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005864 Sulphur Substances 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001934 delay Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004134 energy conservation Methods 0.000 description 1
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N iron silicon Chemical compound [Si].[Fe] XWHPIFXRKKHEKR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- -1 skims Substances 0.000 description 1
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C33/00—Making ferrous alloys
- C22C33/08—Making cast-iron alloys
- C22C33/10—Making cast-iron alloys including procedures for adding magnesium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C37/00—Cast-iron alloys
- C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)
Abstract
一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料，其原料组成及重量百分比含量为：C 3.60％﹣3.90％、Si 1.90％﹣2.50％、Mn 0.50％﹣0.70％、Mo 0.4％﹣0.6％、Cu 0.70％﹣0.85％、Cr 0.2％﹣0.4％、Mg 0.01％﹣0.025％、Re 0.025％﹣0.04％、P≤0.070％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免杂质，制备工艺为：采用包底冲入法，先进行包底压包孕育，再于出铁水78％﹣85％时补加孕育剂，之后进行随流孕育。该设计不仅显著提升了材料的综合力学性能，而且保证了蠕化率和珠光体含量的稳定、降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明属于重型柴油发动机材料领域，具体涉及一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺，适用于显著提升材料的综合力学性能、保证蠕化率的稳定、降低生产成本。
背景技术
在排放法规日益严苛和汽车限载的背景下，传统灰铸铁缸盖已经无法满足重型柴油发动机高爆压、高功率密度、轻量化的要求。与灰铸铁相比，蠕墨铸铁抗拉强度和弹性模量高，同一种尺寸和形状的蠕墨铸铁缸盖重量轻、能够承受更高的爆发压力、承受更高的热循环载荷、抗裂纹的极限更高。使用蠕墨铸铁材料生产发动机缸盖，不仅可以满足其使用寿命的要求，也可以满足未来尾气低排放和轻量化的要求。但由于蠕墨铸铁生产控制工艺窗口窄，对工艺要求很高，稍微波动就会造成废品率极高，生产不稳定，难以稳定获得高蠕化率蠕墨铸铁材料；同时，现有的蠕墨铸铁缸盖大多力学性能偏低，难以满足未来发动机更高爆压、节能、减排、增效、降重的迫切需求。
中国专利：申请公布号CN105908066A、申请公告日2016年8月31日的发明专利公开了一种高强韧蠕墨铸铁气缸盖材料及制备方法，该蠕墨铸铁气缸盖材料中各元素的含量为：碳(C)：3.6％-3.7％；硅(Si)：2.20％-2.40％；锰(Mn)：0.3％-0.5％；硫(S)＜0.02％；磷(P)：＜0.070％；铜(Cu)：0.6％-0.7％；锡(Sn)：0.01％-0.03％。所提供的蠕墨铸铁材料的制备方法采用三次孕育，其中炉内加入硅铁是第一次孕育，包底加孕育剂是第二次孕育，在铁水出炉时进行的随流孕育是第三次孕育。虽然通过上述方法制备得到的蠕墨铸铁材料蠕化率达到85％以上，其室温抗拉强度达到420MPa，350℃高温下达到375MPa；延伸率室温下达到2.0％，350℃高温下达到2.5％；硬度达到212HBW；疲劳强度达到163MPa；导热系数为36.11W/mK，但仍然存在以下问题：
1、其蠕墨铸铁基体组织中珠光体含量偏低，对材料力学性能的提升有限；
2、上述制备方法中，熔炼铁水时加入的硅铁不属于孕育的范畴，其实质上采用的还是包底加随流两次孕育处理，这种孕育方法可能会引起白口倾向和蠕化衰退，无法稳定生产出蠕化率在85％以上的理想缸盖铸件。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的材料力学性能不足、无法稳定生产出具有高蠕化率的缸盖材料的问题，提供一种具有高强度、高蠕化率且能保证蠕化率稳定性的重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺。
为实现以上目的，本发明提供了以下技术方案：
一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料，其原料组成及重量百分比含量为：C3.60％﹣3.90％、Si1.90％﹣2.50％、Mn0.50％﹣0.70％、Mo0.4％﹣0.6％、Cu0.70％﹣0.85％、Cr0.2％﹣0.4％、Mg0.01％﹣0.025％、Re0.025％﹣0.04％、P≤0.070％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免杂质。
所述材料的基体由珠光体和铁素体组成，且珠光体的含量大于85％。
所述材料的基体中，石墨组织包括蠕虫状石墨、球状石墨，且蠕虫状石墨的占比大于80％。
上述重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备工艺依次包括以下步骤：
包内蠕化和孕育处理：先将蠕化剂放置于包底凹坑中，再将一号包内孕育剂均匀撒在蠕化剂上，并在一号包内孕育剂的表面覆盖一层铁豆，然后将熔炼后的铁水冲入包内进行蠕化处理和第一次孕育处理，当冲入包内的铁水量达到铁水总量的78％﹣85％时，在铁水表面均匀撒入一层二号包内孕育剂，再将剩余的铁水冲入包内进行第二次孕育处理，待铁水全部进入包内后进行扒渣，其中，所述蠕化剂的加入量为铁水总量的0.4％﹣0.6％，所述一号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％﹣0.45％，所述二号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％﹣0.35％；
随流孕育：在对蠕化后的铁水进行浇注的同时加入随流孕育剂进行随流孕育，浇注后即得到所述蠕墨铸铁缸盖材料，其中，所述随流孕育剂的加入量为铁水总量的0.08％﹣0.15％。
包内蠕化和孕育处理步骤中，所述蠕化剂为FeSiMg3Re8，所述一号包内孕育剂、二号包内孕育剂均为尺寸在1﹣3mm的FeSi75孕育剂；
随流孕育步骤中，所述随流孕育剂为尺寸在0.2﹣0.8mm的Si-Sb孕育剂，该孕育剂以硅铁合金为基料，其成分及重量百分比含量为：Si63％﹣68％、Sb4％﹣6％、Sn＜1.5％、Ba＜1.5％、Re＜0.1％、Cr＜0.1％、Mn＜0.1％，余量为Fe和不可避免杂质。
所述制备工艺还包括熔炼铁水步骤，该步骤位于包内蠕化和孕育处理步骤之前；
所述熔炼铁水步骤是指：先将生铁、废钢、回炉料、增碳剂加入熔炼炉，再将硅铁、锰铁、铜、铬铁、钼铁按所需含量加入熔炼炉中进行熔炼，待金属全部熔化后进行扒渣，随后出炉得到铁水，其中，所述生铁、废钢、回炉料的重量比为30﹣40：50﹣60：10。
熔炼铁水步骤中，所述生铁为Q10生铁，所述增碳剂为高纯石墨增碳剂，所述出炉温度为1490﹣1510℃；
随流孕育步骤中，所述浇注温度为1400﹣1410℃。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的原料组成及其重量百分比含量为：C3.60％﹣3.90％、Si1.90％﹣2.50％、Mn0.50％﹣0.70％、Mo0.4％﹣0.6％、Cu0.70％﹣0.85％、Cr0.2％﹣0.4％、Mg0.01％﹣0.025％、Re0.025％﹣0.04％、P≤0.070％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免杂质，该配方中，Mn可稳定珠光体，提高材料的强度和硬度，但会降低韧性，Cu和Cr能够促进珠光体形成，并细化珠光体和强化基体组织，同时可以降低白口倾向，但Cr同样会降低韧性，Mo可稳定和细化珠光体，固溶强化珠光体中的铁素体，明显提高铸铁的强度，且Mo能以有限固溶体形式存在于基体中，通过固溶强化提高相变温度，从而提高高温强度，同时，在本体系中，合适的Mo能够消除Cu、Cr对材料韧性的影响，改善材料在韧性上的缺陷，本设计通过Cu–Cr-Mo的多元复合，可显著提高材料的综合力学性能，使其在强度、韧性、常温和高温疲劳性能方面表现极佳。因此，本发明可显著提升材料的综合力学性能。
2、本发明一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备方法中包内蠕化和孕育处理采用三次孕育处理的方式，常规包底压包孕育为第一次孕育，出铁水78％﹣85％时补加孕育剂为第二次孕育，浇注时的随流孕育为第三次孕育，该设计通过在出铁水78％﹣85％时补加孕育剂进行第二次孕育能够有效提高孕育剂的吸收效率，从而改善孕育效果，同时延缓蠕化衰退，有利于保证蠕化率的稳定。因此，本发明采用三次孕育处理有利于保证蠕化率的稳定。
3、本发明一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备方法中随流孕育剂为尺寸在0.2﹣0.8mm的Si-Sb孕育剂，该孕育剂以硅铁合金为基料，其成分及重量百分比含量为：Si63％﹣68％、Sb4％﹣6％、Sn＜1.5％、Ba＜1.5％、Re＜0.1％、Cr＜0.1％、Mn＜0.1％，余量为Fe和不可避免杂质，该随流孕育剂的加入使得在铁水中易形成弥散的石墨形核质点，并细化石墨，加强孕育效果，通过增加铸铁共析转变后的珠光体含量并强烈稳定珠光体，使珠光体含量稳定在85％以上，显著改善了铸铁的强度，其不仅对于保证蠕化率的稳定起到关键作用，而且有利于减少昂贵合金的使用量，降低生产成本。因此，本发明不仅能够加强孕育效果、保证蠕化率的稳定，而且有利于降低生产成本。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明。
一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料，其原料组成及重量百分比含量为：C3.60％﹣3.90％、Si1.90％﹣2.50％、Mn0.50％﹣0.70％、Mo0.4％﹣0.6％、Cu0.70％﹣0.85％、Cr0.2％﹣0.4％、Mg0.01％﹣0.025％、Re0.025％﹣0.04％、P≤0.070％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免杂质。
所述材料的基体由珠光体和铁素体组成，且珠光体的含量大于85％。
所述材料的基体中，石墨组织包括蠕虫状石墨、球状石墨，且蠕虫状石墨的占比大于80％。
上述重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备工艺依次包括以下步骤：
包内蠕化和孕育处理：先将蠕化剂放置于包底凹坑中，再将一号包内孕育剂均匀撒在蠕化剂上，并在一号包内孕育剂的表面覆盖一层铁豆，然后将熔炼后的铁水冲入包内进行蠕化处理和第一次孕育处理，当冲入包内的铁水量达到铁水总量的78％﹣85％时，在铁水表面均匀撒入一层二号包内孕育剂，再将剩余的铁水冲入包内进行第二次孕育处理，待铁水全部进入包内后进行扒渣，其中，所述蠕化剂的加入量为铁水总量的0.4％﹣0.6％，所述一号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％﹣0.45％，所述二号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％﹣0.35％；
随流孕育：在对蠕化后的铁水进行浇注的同时加入随流孕育剂进行随流孕育，浇注后即得到所述蠕墨铸铁缸盖材料，其中，所述随流孕育剂的加入量为铁水总量的0.08％﹣0.15％。
包内蠕化和孕育处理步骤中，所述蠕化剂为FeSiMg3Re8，所述一号包内孕育剂、二号包内孕育剂均为尺寸在1﹣3mm的FeSi75孕育剂；
随流孕育步骤中，所述随流孕育剂为尺寸在0.2﹣0.8mm的Si-Sb孕育剂，该孕育剂以硅铁合金为基料，其成分及重量百分比含量为：Si63％﹣68％、Sb4％﹣6％、Sn＜1.5％、Ba＜1.5％、Re＜0.1％、Cr＜0.1％、Mn＜0.1％，余量为Fe和不可避免杂质。
所述制备工艺还包括熔炼铁水步骤，该步骤位于包内蠕化和孕育处理步骤之前；
所述熔炼铁水步骤是指：先将生铁、废钢、回炉料、增碳剂加入熔炼炉，再将硅铁、锰铁、铜、铬铁、钼铁按所需含量加入熔炼炉中进行熔炼，待金属全部熔化后进行扒渣，随后出炉得到铁水，其中，所述生铁、废钢、回炉料的重量比为30﹣40：50﹣60：10。
熔炼铁水步骤中，所述生铁为Q10生铁，所述增碳剂为高纯石墨增碳剂，所述出炉温度为1490﹣1510℃；
随流孕育步骤中，所述浇注温度为1400﹣1410℃。
本发明的原理说明如下：
本发明提供了一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺，通过铜、铬、钼等合金元素合理配比情况下，促进珠光体和细化晶粒，并强化基体组织；通过多次孕育及Si-Sb随流孕育剂的使用，不仅改善孕育效果，延缓蠕化衰退，还可以促进和稳定珠光体，保证珠光体含量稳定达到85％以上，蠕化率可稳定在80％以上。采用本制备工艺得到的蠕墨铸铁缸盖材料相较于传统方法制备的材料力学性能得到明显提升，铸件本体抗拉强度达到480MPa以上，硬度为190﹣250HB，在强度、韧性、常温和高温疲劳性能方面表现极佳，可满足未来发动机爆压提升、燃烧效率提高、降重的需求。
本发明材料主要配方元素的作用说明如下：
Mn：稳定珠光体，其作用约相当于铜的1/3，可提高强度、硬度，但会降低韧性。为获得高强度蠕墨铸铁，本发明将锰含量控制在0.50％﹣0.70％。
Cu：可在共析转变时显著地稳定和细化珠光体，改善铸铁的强度。本发明将其含量控制在较高水平，为0.70％﹣0.85％。
Cr：阻碍石墨化，可强烈稳定珠光体，促进形成粒状珠光体，提高强度和硬度，但会降低韧性，同时，由于铬元素和铁素体均为体心立方结构，能固溶入铁素体中，置换铁素体，能起到固溶强化作用，此外，Cr还可形成高硬度复杂的Fe-Cr-C化合物，对基体起到弥散强化作用。本发明将其控制在0.2％﹣0.4％。
Mo：可稳定和细化珠光体，能以有限固溶体形式存在于基体中，通过固溶强化提高相变温度，从而提高铸铁的高温力学性能。同时，Mo能够消除Cu、Cr对材料韧性的影响，保证材料在韧性上的表现。因此，其加入量在0.4％﹣0.6％。
本发明所述回炉料为冶炼本发明所述蠕墨铸铁材料后产生的废铸件。
实施例1：
一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料，所述材料的基体由珠光体和铁素体组成，基体中石墨组织包括蠕虫状石墨、球状石墨，蠕虫状石墨的占比大于80％，其原料组成及重量百分比含量为：C3.90％、Si2.50％、Mn0.50％、Mo0.4％、Cu0.70％、Cr0.3％、Mg0.01％、Re0.025％、P0.030％、S0.010％，余量为Fe和不可避免杂质。
上述材料按照以下制备工艺制备得到：
熔炼铁水：先将Q10低S生铁、废钢、回炉料、高纯石墨增碳剂加入熔炼炉，再将硅铁、锰铁、铜、铬铁、钼铁按所需含量加入熔炼炉中进行熔炼，待金属全部熔化后在其表面洒一层集渣剂，进行扒渣，取样检测化学成分，如未达到工艺要求范围，则进行相应调整至达到要求，随后出炉得到铁水，其中，所述Q10低S生铁、废钢、回炉料的重量比为30：60：10，所述出炉温度为1500℃；
包内蠕化和孕育处理：先将蠕化剂放置于包底凹坑中，再将一号包内孕育剂均匀撒在蠕化剂上，并在一号包内孕育剂的表面覆盖一层铁豆，然后将熔炼后的铁水冲入包内进行蠕化处理和第一次孕育处理，当冲入包内的铁水量达到铁水总量的78％时，在铁水表面均匀撒入一层二号包内孕育剂，再将剩余的铁水冲入包内进行第二次孕育处理，待铁水全部进入包内后进行扒渣，其中，所述蠕化剂为FeSiMg3Re8，其加入量为铁水总量的0.4％，所述一号包内孕育剂、二号包内孕育剂均为尺寸在1﹣3mm的FeSi75孕育剂，且一号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.35％，二号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％；
随流孕育：在对蠕化后的铁水进行浇注的同时加入随流孕育剂进行随流孕育，浇注后即得到所述蠕墨铸铁缸盖材料，其中，所述随流孕育剂为尺寸在0.2﹣0.8mm的Si-Sb孕育剂，该孕育剂以硅铁合金为基料，其成分及重量百分比含量为：Si68％、Sb4％、Sn1.4％、Ba1.3％、Re0.05％、Cr0.06％、Mn0.02％，余量为Fe和不可避免杂质，随流孕育剂的加入量为铁水总量的0.08％，所述浇注温度为1410℃。
经检测，通过上述蠕化和孕育工艺生产的蠕墨铸铁缸盖，其本体平均抗拉强度为510MPa，硬度为201HBW，蠕化率为95％，珠光体含量为85％。
实施例2：
与实施例1的不同之处在于：
所述缸盖材料的原料组成及重量百分比含量为：C3.60％、Si2.10％、Mn0.70％、Mo0.5％、Cu0.75％、Cr0.2％、Mg0.014％、Re0.028％、P0.040％、S0.010％，余量为Fe和不可避免杂质。
熔炼铁水步骤中，所述Q10低S生铁、废钢、回炉料的重量比为40：50：10，所述出炉温度为1510℃；
包内蠕化和孕育处理步骤中，当冲入包内的铁水量达到铁水总量的85％时撒入二号包内孕育剂，所述蠕化剂的加入量为铁水总量的0.5％，所述一号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％，所述二号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％；
随流孕育步骤中，所述随流孕育剂的成分及重量百分比含量为：Si63％、Sb6％、Sn1.1％、Ba0.8％、Re0.03％、Cr0.05％、Mn0.01％，余量为Fe和不可避免杂质，随流孕育剂的加入量为铁水总量的0.10％，所述浇注温度为1400℃。
经检测，通过上述蠕化和孕育工艺生产的蠕墨铸铁缸盖，其本体平均抗拉强度为530MPa，硬度为205HBW，蠕化率为90％，珠光体含量为90％。
实施例3：
与实施例1的不同之处在于：
所述缸盖材料的原料组成及重量百分比含量为：C3.81％、Si1.90％、Mn0.51％、Mo0.6％、Cu0.85％、Cr0.4％、Mg0.025％、Re0.04％、P0.030％、S0.010％，余量为Fe和不可避免杂质。
熔炼铁水步骤中，所述Q10低S生铁、废钢、回炉料的重量比为35：55：10，所述出炉温度为1490℃；
包内蠕化和孕育处理步骤中，当冲入包内的铁水量达到铁水总量的80％时撒入二号包内孕育剂，所述蠕化剂的加入量为铁水总量的0.6％，所述一号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.45％，所述二号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.35％；
随流孕育步骤中，所述随流孕育剂的成分及重量百分比含量为：Si65％、Sb5％、Sn1.0％、Ba1.2％、Re0.02％、Cr0.06％、Mn0.08％，余量为Fe和不可避免杂质，随流孕育剂的加入量为铁水总量的0.10％，所述浇注温度为1408℃。
经检测，通过上述蠕化和孕育工艺生产的蠕墨铸铁缸盖，其本体平均抗拉强度为543MPa，硬度为210HBW，蠕化率为85％，珠光体含量为95％。
Claims (7)
1.一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料，其特征在于：
所述材料的原料组成及其重量百分比含量为：C 3.60％﹣3.90％、Si 1.90％﹣2.50％、Mn 0.50％﹣0.70％、Mo 0.4％﹣0.6％、Cu 0.70％﹣0.85％、Cr 0.2％﹣0.4％、Mg 0.01％﹣0.025％、Re 0.025％﹣0.04％、P≤0.070％、S≤0.015％，余量为Fe和不可避免杂质。
2.根据权利要求1所述的一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料，其特征在于：
所述材料的基体由珠光体和铁素体组成，且珠光体的含量大于85％。
3.根据权利要求1或2所述的一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料，其特征在于：所述材料的基体中，石墨组织包括蠕虫状石墨、球状石墨，且蠕虫状石墨的占比大于80％。
4.一种权利要求1所述的重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备工艺，其特征在于：
所述制备工艺依次包括以下步骤：
包内蠕化和孕育处理：先将蠕化剂放置于包底凹坑中，再将一号包内孕育剂均匀撒在蠕化剂上，并在一号包内孕育剂的表面覆盖一层铁豆，然后将熔炼后的铁水冲入包内进行蠕化处理和第一次孕育处理，当冲入包内的铁水量达到铁水总量的78％﹣85％时，在铁水表面均匀撒入一层二号包内孕育剂，再将剩余的铁水冲入包内进行第二次孕育处理，待铁水全部进入包内后进行扒渣，其中，所述蠕化剂的加入量为铁水总量的0.4％﹣0.6％，所述一号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％﹣0.45％，所述二号包内孕育剂的加入量为铁水总量的0.3％﹣0.35％；
随流孕育：在对蠕化后的铁水进行浇注的同时加入随流孕育剂进行随流孕育，浇注后即得到所述蠕墨铸铁缸盖材料，其中，所述随流孕育剂的加入量为铁水总量的0.08％﹣0.15％。
5.根据权利要求4所述的一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备工艺，其特征在于：
包内蠕化和孕育处理步骤中，所述蠕化剂为FeSiMg3Re8，所述一号包内孕育剂、二号包内孕育剂均为尺寸在1﹣3mm的FeSi75孕育剂；
随流孕育步骤中，所述随流孕育剂为尺寸在0.2﹣0.8mm的Si-Sb孕育剂，该孕育剂以硅铁合金为基料，其成分及重量百分比含量为：Si 63％﹣68％、Sb 4％﹣6％、Sn＜1.5％、Ba＜1.5％、Re＜0.1％、Cr＜0.1％、Mn＜0.1％，余量为Fe和不可避免杂质。
6.根据权利要求4或5所述的一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备工艺，其特征在于：
所述制备工艺还包括熔炼铁水步骤，该步骤位于包内蠕化和孕育处理步骤之前；
所述熔炼铁水步骤是指：先将生铁、废钢、回炉料、增碳剂加入熔炼炉，再将硅铁、锰铁、铜、铬铁、钼铁按所需含量加入熔炼炉中进行熔炼，待金属全部熔化后进行扒渣，随后出炉得到铁水，其中，所述生铁、废钢、回炉料的重量比为30﹣40：50﹣60：10。
7.根据权利要求6所述的一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料的制备工艺，其特征在于：
熔炼铁水步骤中，所述生铁为Q10生铁，所述增碳剂为高纯石墨增碳剂，所述出炉温度为1490﹣1510℃；
随流孕育步骤中，所述浇注温度为1400﹣1410℃。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811242434.7A CN109338207B (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201811242434.7A CN109338207B (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109338207A true CN109338207A (zh) | 2019-02-15 |
| CN109338207B CN109338207B (zh) | 2020-06-05 |
Family
ID=65311924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201811242434.7A Active CN109338207B (zh) | 2018-10-24 | 2018-10-24 | 一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109338207B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110640087A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-03 | 柳州市顺昇机械有限公司 | 一种灌浆套筒的铁模覆砂生产工艺 |
| CN111304524A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-19 | 江西省萍乡市方圆实业有限公司 | 一种高铁闸片钢背及其制备方法 |
| CN113337777A (zh) * | 2020-03-02 | 2021-09-03 | 常州中车柴油机零部件有限公司 | 蠕墨铸铁及活塞环及制备方法及其应用 |
| CN114318119A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-04-12 | 四川共享铸造有限公司 | 一种高强度蠕墨铸铁及其生产方法 |
| CN115141971A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-04 | 苏州勤美达精密机械有限公司 | 一种蠕状石墨铸铁高强度液压泵体及其生产工艺 |
| CN115747629A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-07 | 安庆帝伯格茨缸套有限公司 | 一种蠕墨铸铁基体材料及其制备方法和应用 |
| WO2023077204A1 (en) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | Tupy S.A. | Mold for manufacturing an engine casting part for a vehicle from vermicular cast iron alloy, process for manufacturing an engine casting part for a vehicle from vermicular cast iron alloy, and process for assembling a vehicle engine by the combination of parts made from vermicular cast iron alloy and parts made from composites |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60247036A (ja) * | 1984-05-22 | 1985-12-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Ｃｖ鋳鉄製シリンダライナ |
| US20050050992A1 (en) * | 2002-11-07 | 2005-03-10 | Loper Carl R. | Additive for inoculation of cast iron and method |
| CN103602882A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-26 | 中国石油集团济柴动力总厂成都压缩机厂 | 天然气动力缸体的浇注铁水及其熔炼工艺 |
| CN104233052A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-24 | 山东宏马工程机械有限公司 | 铬钼铜合金蠕铁制动鼓及其制备方法 |
| CN104878274A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-02 | 江苏金石铸锻有限公司 | 高强度蠕铁熔炼方法 |
| CN105908066A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 中北大学 | 一种高强韧蠕墨铸铁气缸盖材料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-10-24 CN CN201811242434.7A patent/CN109338207B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60247036A (ja) * | 1984-05-22 | 1985-12-06 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Ｃｖ鋳鉄製シリンダライナ |
| US20050050992A1 (en) * | 2002-11-07 | 2005-03-10 | Loper Carl R. | Additive for inoculation of cast iron and method |
| CN103602882A (zh) * | 2013-11-13 | 2014-02-26 | 中国石油集团济柴动力总厂成都压缩机厂 | 天然气动力缸体的浇注铁水及其熔炼工艺 |
| CN104233052A (zh) * | 2014-09-24 | 2014-12-24 | 山东宏马工程机械有限公司 | 铬钼铜合金蠕铁制动鼓及其制备方法 |
| CN104878274A (zh) * | 2015-05-22 | 2015-09-02 | 江苏金石铸锻有限公司 | 高强度蠕铁熔炼方法 |
| CN105908066A (zh) * | 2016-06-02 | 2016-08-31 | 中北大学 | 一种高强韧蠕墨铸铁气缸盖材料及其制备方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110640087A (zh) * | 2019-10-11 | 2020-01-03 | 柳州市顺昇机械有限公司 | 一种灌浆套筒的铁模覆砂生产工艺 |
| CN113337777A (zh) * | 2020-03-02 | 2021-09-03 | 常州中车柴油机零部件有限公司 | 蠕墨铸铁及活塞环及制备方法及其应用 |
| CN111304524A (zh) * | 2020-04-10 | 2020-06-19 | 江西省萍乡市方圆实业有限公司 | 一种高铁闸片钢背及其制备方法 |
| WO2023077204A1 (en) * | 2021-11-08 | 2023-05-11 | Tupy S.A. | Mold for manufacturing an engine casting part for a vehicle from vermicular cast iron alloy, process for manufacturing an engine casting part for a vehicle from vermicular cast iron alloy, and process for assembling a vehicle engine by the combination of parts made from vermicular cast iron alloy and parts made from composites |
| CN114318119A (zh) * | 2021-11-29 | 2022-04-12 | 四川共享铸造有限公司 | 一种高强度蠕墨铸铁及其生产方法 |
| CN115141971A (zh) * | 2022-07-26 | 2022-10-04 | 苏州勤美达精密机械有限公司 | 一种蠕状石墨铸铁高强度液压泵体及其生产工艺 |
| CN115141971B (zh) * | 2022-07-26 | 2023-11-14 | 苏州勤美达精密机械有限公司 | 一种蠕状石墨铸铁高强度液压泵体及其生产工艺 |
| CN115747629A (zh) * | 2022-11-30 | 2023-03-07 | 安庆帝伯格茨缸套有限公司 | 一种蠕墨铸铁基体材料及其制备方法和应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109338207B (zh) | 2020-06-05 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109338207A (zh) | 一种重型柴油发动机蠕墨铸铁缸盖材料及其制备工艺 | |
| CN106811676B (zh) | 一种高强度高韧性铸态qt700-10及其生产方法 | |
| CN103361540B (zh) | 低合金高强度灰铸铁及其制备方法 | |
| CN101660097B (zh) | 高硼高铬低碳耐磨合金钢及其制备方法 | |
| CN108913985A (zh) | 一种高碳当量高强度灰铸铁及其制备方法 | |
| CN105401066A (zh) | 低锡硅钼蠕墨铸铁及其制备方法 | |
| CN105734397A (zh) | 一种高强度灰铸铁材料及其熔炼浇注工艺 | |
| CN108315633B (zh) | 一种高导热高强度灰铸铁及其制备方法 | |
| CN100510365C (zh) | 多元合金化铸态贝氏体灰铸铁气缸套 | |
| CN102400032B (zh) | 一种大断面球墨铸铁 | |
| CN102317488B (zh) | 用于内燃机及一般铸件的高电阻灰铁合金 | |
| CN105316563A (zh) | 一种孕育剂及其制备方法和在冶炼球墨铸铁的应用 | |
| CN103131942A (zh) | 内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁及制法 | |
| CN109988964A (zh) | 球墨铸铁材料、其制备方法和应用 | |
| CN102317480B (zh) | 获得用于内燃机及一般铸件的高电阻灰铁合金的方法 | |
| CN106011360A (zh) | 一种高强度低应力灰铸铁的熔炼工艺 | |
| CN110423937B (zh) | 一种耐高温铝、锌液腐蚀的合金化灰铸铁及其熔炼工艺 | |
| KR20130087213A (ko) | 희토류 원소를 이용한 고강도 편상 흑연 주철 및 그 제조방법 | |
| CN109594007B (zh) | 一种蠕状石墨铸铁及其制备工艺和应用 | |
| CN104152810B (zh) | 一种铲车轮胎保护链网的链环用钢及生产方法 | |
| CN114369756B (zh) | 一种铸态qt700-8材料及其铸造方法和应用 | |
| CN110066958B (zh) | 一种铜铬合金蠕墨铸铁生产工艺 | |
| CN102373365B (zh) | 大断面球墨铸铁 | |
| JP2010132971A (ja) | 耐摩耗性に優れた高強度厚肉球状黒鉛鋳鉄品 | |
| JP5282547B2 (ja) | 耐摩耗性に優れた高強度厚肉球状黒鉛鋳鉄品 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |