一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料及其制備方法
【技術領域】
[0001 ]本發明涉及一種鑄鐵材料，具體涉及一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料及其制備方法。
【背景技術】
[0002]柴油發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，其中缸體是柴油發動機乃至汽車中最重要的零件之一，是柴油發動機的基礎零件和骨架，同時又是柴油發動機總裝配時的基礎零件。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確位置;保證柴油發動機的換氣、冷卻和潤滑;提供各種輔助系統、部件及柴油發動機的安裝。柴油發動機缸體材料的加工質量直接影響柴油發動機的質量，進而影響到汽車整體的質量，因此柴油發動機缸體的性能長期以來一直受到國內外汽車生產企業的重視。缸體的工作條件決定了缸體必須具有高強度、高剛度、高硬度、高耐磨性以及良好的散熱性和切削性，同時要有很好的密封性、防漏性、減振性等。近幾年隨著汽車工業的快速發展，對柴油發動機缸體材料的性能要求越來越高。而目前我國生產的灰鑄鐵柴油發動機缸體材料存在著耐磨性差的缺點，無法滿足市場需求。

【發明內容】

[0003]本發明的目的在于克服現有技術的缺點，提供一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料及其制備方法。
[0004]為實現上述目的，本發明采用如下技術方案:
一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料，其質量百分比成分為:C 2.4-2.8,Si1.6-2.2、Μη 0.8_1.4、Cu 0.5_0.9、W 0.4-0.7、Nb 0.3_0.5、Zr 0.25_0.45、B 0.05-0.UCe0.04-0.08^Er 0.03_0.06、P 0.6_1.2、S 0.05-0.15、余量為Fe。
[0005]—種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用中頻感應電爐進行熔煉，首先在爐底加入廢鋼、生鐵和回爐料，爐料熔化后加入硅鐵、錳鐵和硼鐵，當鐵水溫度達到1440_1480°C時加入石油焦粉進行增碳，然后加入其它鐵合金來調整鐵水化學成分，合金元素Cu以電解銅的方式在出爐前4-6min加入，合金元素Nb以純鈮的方式置于澆包內，當鐵水溫度達到1520-1560°C時靜置保溫10-15min，然后出爐；
(2)選擇粒度為5-10mm的硅鈣孕育劑加入到澆包內鐵水的表面，在1460-1490°C下適當攪拌進行包內孕育處理；
(3)在澆包內加入粒度為4-8mm的稀土硅鐵孕育劑在1430-1460°C下進行二次孕育處理；
(4)將孕育處理后的鐵水澆注到粘土砂型中，澆注溫度不低于1400°C;然后對成型的鑄件進行熱處理:先加熱至840-880°C，保溫3-5h，水冷至380_420°C，保溫2_3h ；然后加熱至920-960°C，保溫4-6h，油冷至450_500°C，保溫3_4h，再霧冷至270_330°C，保溫l_2h;最后加熱至410-440°C，保溫2-3h，再加熱至760-820°C，保溫2-4h，風冷至360-390°C，保溫l_2h，再空冷至常溫。
[0006]本發明的有益效果:
本發明加入適量的W、Nb、Zr等合金元素，可以與C形成化合物硬質點，且細化晶粒，增加灰鑄鐵的韌性，并使其具有更高的硬度和耐磨性，本發明提高了 P的含量，使得P在主體中能形成各種Fe3P共晶的堅硬骨架，從而提高灰鑄鐵的耐磨性，本發明還添加了一定的B元素，形成磷硼碳化物，使得偏析在晶界網狀分布，灰鑄鐵硬度和耐磨性更高。
[0007]具體實施例方式實施例
一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料，其質量百分比成分為:c 2.4-2.8,Si1.6-2.2、Μη 0.8_1.4、Cu 0.5_0.9、W 0.4-0.7、Nb 0.3_0.5、Zr 0.25_0.45、B 0.05-0.UCe0.04-0.08^Er 0.03_0.06、P 0.6_1.2、S 0.05-0.15、余量為Fe。
[0008]—種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料的制備方法，包括以下步驟:
(1)采用中頻感應電爐進行熔煉，首先在爐底加入廢鋼、生鐵和回爐料，爐料熔化后加入硅鐵、錳鐵和硼鐵，當鐵水溫度達到1460°C時加入石油焦粉進行增碳，然后加入其它鐵合金來調整鐵水化學成分，合金元素Cu以電解銅的方式在出爐前5min加入，合金元素Nb以純鈮的方式置于澆包內，當鐵水溫度達到1540°C時靜置保溫lOmin，然后出爐；
(2)選擇粒度為8_的硅鈣孕育劑加入到澆包內鐵水的表面，在1470°C下適當攪拌進行包內孕育處理；
(3)在澆包內加入粒度為6mm的稀土硅鐵孕育劑在1430-1460°C下進行二次孕育處理；
(4)將孕育處理后的鐵水澆注到粘土砂型中，澆注溫度不低于1400°C;然后對成型的鑄件進行熱處理:先加熱至860°C，保溫4h，水冷至410°C，保溫2.5h;然后加熱至940°C，保溫5h，油冷至470°C，保溫3h，再霧冷至290°C，保溫lh ；最后加熱至420°C，保溫3h，再加熱至780C，保溫3h，風冷至380 C，保溫1.5h，再空冷至常溫。
[0009]經檢驗，成品化學成分為:C2.62%、Si 1.98%、Μη 1.14%、Cu 0.75%、W 0.68%、Nb0.43%、Zr 0.39%、B 0.078%、Ce 0.066%、Er 0.045%、P 1.08%、S 0.084%、余量為Fe。其力學性能為:抗拉強度326Mpa，硬度292HB。
【主權項】
1.一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料，其特征在于，其質量百分比成分為:c2.4-2.8、Si 1.6-2.2、Μη 0.8_1.4、Cu 0.5_0.9、W 0.4-0.7、Nb 0.3_0.5、Zr 0.25_0.45、B0.05-0.UCe 0.04-0.08^Er 0.03_0.06、P 0.6_1.2、S 0.05-0.15、余量為Fe。2.根據權利要求1所述的高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)采用中頻感應電爐進行熔煉，首先在爐底加入廢鋼、生鐵和回爐料，爐料熔化后加入硅鐵、錳鐵和硼鐵，當鐵水溫度達到1440-1480°C時加入石油焦粉進行增碳，然后加入其它鐵合金來調整鐵水化學成分，合金元素Cu以電解銅的方式在出爐前4-6min加入，合金元素Nb以純鈮的方式置于澆包內，當鐵水溫度達到1520-1560°C時靜置保溫10-15min，然后出爐； (2)選擇粒度為5-10mm的硅鈣孕育劑加入到澆包內鐵水的表面，在1460-1490°C下適當攪拌進行包內孕育處理； (3)在澆包內加入粒度為4-8mm的稀土硅鐵孕育劑在1430-1460°C下進行二次孕育處理； (4)將孕育處理后的鐵水澆注到粘土砂型中，澆注溫度不低于1400°C;然后對成型的鑄件進行熱處理:先加熱至840-880°C，保溫3-5h，水冷至380_420°C，保溫2_3h ；然后加熱至920-960°C，保溫4-6h，油冷至450_500°C，保溫3_4h，再霧冷至270_330°C，保溫l_2h;最后加熱至410-440°C，保溫2-3h，再加熱至760-820°C，保溫2-4h，風冷至360-390°C，保溫l_2h，再空冷至常溫。
【專利摘要】本發明公開了一種高硬度耐磨灰鑄鐵柴油發動機缸體材料及其制備方法，該灰鑄鐵柴油發動機缸體材料的質量百分比成分為：C？2.4-2.8、Si？1.6-2.2、Mn？0.8-1.4、Cu？0.5-0.9、W？0.4-0.7、Nb？0.3-0.5、Zr？0.25-0.45、B？0.05-0.1、Ce？0.04-0.08、Er？0.03-0.06、P？0.6-1.2、S？0.05-0.15、余量為Fe。本發明加入適量W、Nb、Zr等合金元素，增加灰鑄鐵韌性，并使其具有更高的硬度和耐磨性，本發明提高P的含量，從而提高灰鑄鐵的耐磨性，本發明還添加了一定的B元素，使得偏析在晶界網狀分布，灰鑄鐵硬度和耐磨性更高。
【IPC分類】F02F1/00, C22C37/10, C21D5/00, C21C1/08, C22C33/08
【公開號】CN105483513
【申請號】CN201510891597
【發明人】周道虎
【申請人】繁昌縣恒鑫汽車零部件有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年12月8日