一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料及其制造工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料，所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計：其C2.2?3.8份、Si3.0?3.8份、Ni2.0?4.0份、Mn5.O?6.0份、Cu2.5?3.6份、Al0.4?0.7份、Ti0.21?0.26份、Cr0.05?0.5份、雜質總量≤0.2份、Fe10?15份。本發明加入少量的銻、鉻合金元素，使釩鈦蠕墨鑄鐵的強度、耐磨性能和抗熱疲勞性能都優于加入Ni、Mo合金元素的合金灰鑄鐵和釩鈦灰鑄鐵，大大降低了成本；本發明采用的成形后一定溫度開箱空冷與埋砂保溫冷卻技術，消除和防止了少量索氏體、針狀組織的產生，減少了鑄件的內應力，無須熱處理，可以在鑄態下直接加工使用，經濟效益顯著提高。
【專利說明】
一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料及其制造工藝
技術領域
[0001 ]本發明屬于柴油發動機技術領域，更具體地說，尤其涉及一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料。同時，本發明還涉及一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝。
【背景技術】
[0002]尾氣標準和高性能比的要求將繼續促使柴油發動機技術的發展。較高的燃燒峰壓改善了內燃機的性能和尾氣的凈化，但同時亦增加了熱和力的負荷。這都需要從設計方面找到解決方法。所以發動機的設計者們不是增加傳統灰口鐵或鋁發動機的重量就是要采用較高強度的材料，例如蠕墨鑄鐵。新的發動機的設計與制造通常要支持3-4代的車輛技術發展，因而選用的材料不僅要滿足目前設計上的要求，也得滿足將來發動機性能提高所帶來的高材質要求，而不需改變總的設計。與灰口鐵或鋁相比較，蠕墨鑄鐵的抗拉強度高了75 %，彈性模量高出40 %及疲勞強度高出100 %，所以它是當前及將來發動機設計和性能提高所需要的理想材料。
[0003]然而現有技術工藝下存在兩大難題:a蠕化率范圍難以控制，相同生產條件下，不同處理包次的蠕化率相差(極差)可能達到50?70%，而允許的極差應彡30% ;b高蠕化率難以獲取，很多重要蠕鐵件如汽車發動機缸體、缸蓋，要求蠕化率多70%甚至多80%。同時，現有蠕化技術的衰退時間較短，導致較多鐵水未能在衰退前完成澆鑄，只能回爐重煉。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是為了解決現有技術中存在的缺點，而提出的一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料及其制造工藝。
[0005]為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:
一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料，所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計:其02.2-3.8份、513.0-3.8份、祖2.0-4.0份、]?115.0-6.0份、012.5-3.6份、厶10.4-0.7份、T1.21-0.26份、Cr0.05-0.5份、雜質總量彡 0.2份、FelO-15份。
[0006]優選的，所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計:其C3.0份、Si3.5份、Ni3.0份、Mn5.5份、Cu3.0份、六10.6份、雜質總量< 0.1份小613份。
[0007]本發明還提供柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，包括如下步驟:
51、按照一定比例配置，原材料的配比是根據無磁蠕墨鑄鐵成分要求確定，其中Si的含量控制在2.5-3.2%范圍內，以保證后續處理Si不超標；
52、將釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的12000C?1400 °C高溫鐵水直接轉入中頻爐進行熔煉，熔煉溫度大于1550°C ;
53、鐵水出爐前，將澆注處理包350-4500C進行烘烤，然后將蠕化劑、孕育劑和覆蓋劑和金屬銻、鉻置于包底；
54、開箱空冷與埋砂冷卻鑄件冷卻到800-850°(:開箱空冷，待鑄件溫度降到300-400°C埋砂保溫冷卻4-6小時。
[0008]優選的，所述蠕化劑為合金，其包含下列重量分數比的元素成分LaS-1l份、Ce8-12份、Mg 6-9份、Ca 4-6份、Si 35-40 份。
[0009]優選的，所述覆蓋劑為聚渣覆蓋劑或草木灰。
[0010]優選的，所述蠕化劑加入量占鐵液重量的0.35-1.5%。
[0011]本發明的技術效果和優點:本發明提供的一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料及其制造工藝，與傳統技術相比，本發明具有以下優點:
(1)所述的改進的蠕化劑在進一步提高蠕化效果、減少蠕化率極差的同時，還可以控制蠕化劑與鐵水的反應速度，延緩其衰退過程，減少鐵水的回爐率；
(2)加入少量的銻、鉻合金元素，使釩鈦蠕墨鑄鐵的強度、耐磨性能和抗熱疲勞性能都優于加入Ni ,Mo合金元素的合金灰鑄鐵和釩鈦灰鑄鐵，大大降低了成本；
(3)本發明采用的成形后一定溫度開箱空冷與埋砂保溫冷卻技術，消除和防止了少量索氏體、針狀組織的產生，減少了鑄件的內應力，無須熱處理，可以在鑄態下直接加工使用，經濟效益顯著提高。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0013]實施例1
一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料，所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計:其02.2份、5丨3.0份、祖2.0份、]\1115.0份、(:112.5份)10.4份、1^0.21份、00.05份、雜質總量彡0.15份、FelO份。
[0014]本發明還提供柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，包括如下步驟:
51、按照一定比例配置，原材料的配比是根據無磁蠕墨鑄鐵成分要求確定，其中Si的含量控制在2.5%范圍內，以保證后續處理Si不超標；
52、將釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的12000C 0C高溫鐵水直接轉入中頻爐進行熔煉，熔煉溫度 1560。。；
53、鐵水出爐前，將澆注處理包350°(:進行烘烤，然后將蠕化劑、孕育劑和覆蓋劑和金屬銻、鉻置于包底;所述蠕化劑為合金，其包含下列重量分數比的元素成分LaS份、Ce 8份、Mg6份、Ca 4份、Si 35份;蠕化劑加入量占鐵液重量的0.35%;
54、開箱空冷與埋砂冷卻鑄件冷卻到800-850°(:開箱空冷，待鑄件溫度降到300-400°C埋砂保溫冷卻4.2小時。
[0015]實施例2
一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料，所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計:其03.0份、5丨3.5份、祖3.0份、]?115.5份、(:113.0份)10.6份、1^0.25份、00.08份、雜質總量彡0.1份小613份。
[0016]本發明還提供柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，包括如下步驟:
S1、按照一定比例配置，原材料的配比是根據無磁蠕墨鑄鐵成分要求確定，其中Si的含量控制在2.9%范圍內，以保證后續處理Si不超標；
52、將釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的1350°C高溫鐵水直接轉入中頻爐進行熔煉，熔煉溫度1600 0C ；
53、鐵水出爐前，將澆注處理包420°(:進行烘烤，然后將蠕化劑、孕育劑和覆蓋劑和金屬銻、鉻置于包底;所述蠕化劑為合金，其包含下列重量分數比的元素成分LalO份、Ce 11份、Mg 8份、Ca 5份、Si 36份;蠕化劑加入量占鐵液重量的1.2%;
54、開箱空冷與埋砂冷卻鑄件冷卻到800°(:開箱空冷，待鑄件溫度降到160°C埋砂保溫冷卻5小時。
[0017]實施例3
一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料，所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計:其03.8份、3丨3.8份、祖4.0份、]?116.0份、(:113.6份^10.7份、110.26份、00.5份、雜質總量(0.1份小615份。
[0018]本發明還提供柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，包括如下步驟:
51、按照一定比例配置，原材料的配比是根據無磁蠕墨鑄鐵成分要求確定，其中Si的含量控制在3.2%范圍內，以保證后續處理Si不超標；
52、將釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的14000C高溫鐵水直接轉入中頻爐進行熔煉，熔煉溫度1650 0C ；
53、鐵水出爐前，將澆注處理包450°(:進行烘烤，然后將蠕化劑、孕育劑和覆蓋劑和金屬銻、鉻置于包底;所述蠕化劑為合金，其包含下列重量分數比的元素成分Lall份、Ce 12份、Mg 9份、Ca 6份、Si 40份;蠕化劑加入量占鐵液重量的1.5%;
54、開箱空冷與埋砂冷卻鑄件冷卻到800-850°(:開箱空冷，待鑄件溫度降到300-400°C埋砂保溫冷卻4-6小時。
[0019]綜上所述:
(1)所述的改進的蠕化劑在進一步提高蠕化效果、減少蠕化率極差的同時，還可以控制蠕化劑與鐵水的反應速度，延緩其衰退過程，減少鐵水的回爐率；
(2)加入少量的銻、鉻合金元素，使釩鈦蠕墨鑄鐵的強度、耐磨性能和抗熱疲勞性能都優于加入Ni ,Mo合金元素的合金灰鑄鐵和釩鈦灰鑄鐵，大大降低了成本；
(3)本發明采用的成形后一定溫度開箱空冷與埋砂保溫冷卻技術，消除和防止了少量索氏體、針狀組織的產生，減少了鑄件的內應力，無須熱處理，可以在鑄態下直接加工使用，經濟效益顯著提高。
[0020]最后應說明的是:以上所述僅為本發明的優選實施例而已，并不用于限制本發明，盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對于本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料，其特征在于:所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計:其C2.2-3.8份、Si3.0-3.8份、Ni2.0-4.0份、Mn5.0-6.0份、Cu2.5-3.6份、Al0.4-0.7份、T1.21-0.26份、Cr0.05-0.5份、雜質總量彡 0.2份、FelO-15份。2.根據權利要求1所述的一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料，其特征在于:所述柴油發動機缸體和缸蓋的材料，以質量組分計:其C3.0份、Si3.5份、Ni3.0份、Mn5.5份、Cu3.0份、A10.6份、雜質總量彡0.1份小613份。3.一種權利要求1所述的柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，其特征在于:包括如下步驟: 51、按照一定比例配置，原材料的配比是根據無磁蠕墨鑄鐵成分要求確定，其中Si的含量控制在2.5-3.2%范圍內，以保證后續處理Si不超標； 52、將釩鈦磁鐵礦熔化后獲得的12000C?1400 °C高溫鐵水直接轉入中頻爐進行熔煉，熔煉溫度大于1550°C ; 53、鐵水出爐前，將澆注處理包350-450°(:進行烘烤，然后將蠕化劑、孕育劑和覆蓋劑和金屬銻、鉻置于包底； 54、開箱空冷與埋砂冷卻鑄件冷卻到800-850°(:開箱空冷，待鑄件溫度降到300-400°C埋砂保溫冷卻4-6小時。4.根據權利要求3所述的一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，其特征在于:所述蠕化劑為合金，其包含下列重量分數比的元素成分La8-11份、Ce 8_12份、Mg 6_9份、Ca 4-6份、Si 35-40 份。5.根據權利要求3所述的一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，其特征在于:所述覆蓋劑為聚渣覆蓋劑或草木灰。6.根據權利要求3所述的一種柴油發動機缸體和缸蓋的材料的制造工藝，其特征在于:所述蠕化劑加入量占鐵液重量的0.35-1.5%。
【文檔編號】C22C37/10GK106086616SQ201610683762
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2016年8月18日 公開號201610683762.5, CN 106086616 A, CN 106086616A, CN 201610683762, CN-A-106086616, CN106086616 A, CN106086616A, CN201610683762, CN201610683762.5
【發明人】陸忠芹
【申請人】安徽天利動力股份有限公司