[发明专利]用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种耐磨材料，特别是用于生产气缸套的耐磨材料。

背景技术

气缸套作为内燃机的核心件、易损件之一，是影响发动机功率、使用 寿命及环保尾气排放的重要零件。缸套和活塞环在气车发动机中组成 一对摩擦副，其中任何一个组件磨损过大都会导致发动机大修。气缸 套在工作中要受活塞环运动的摩擦，产生粘着磨损、磨料磨损，受油 料（气体）燃烧产生的高温，高压燃气的影响，容易产生变形和机械 性能下降；受到燃烧废气中酸性物质的腐蚀；因此气车缸套材料必须 具备一定的机械强度、耐磨损、耐高温和腐蚀等性能，其中耐磨损最 为重要。目前生产气缸套的材料主要有高（P）磷铸铁耐磨系、硼（B ）铸铁耐磨系、铬钒钛（CrVTi）耐磨系和铬钼铜（CrMoCu）耐磨系。 其中：高磷铸铁耐磨系有机械性能差，不能生产壁厚<1.5mm缸套、耐 磨性不好，不适应高温、高压、高速发动机气缸，缸套容易产生缩松 铸造缺陷，致密性差的缺点。硼（B）铸铁耐磨系有加工性差，刀具消 耗大，生产效率低，过多高硬度的硼碳化对活塞环配副不好的缺点。 铬钒钛耐磨系有容易形成D型石墨，早期抗粘着磨损差，容易形成早期 磨损拉缸；机械性能不高；成本高的缺点。铬钼铜（CrMoCu）耐磨系 则因为钼为稀有金属，有成本过高的缺点。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的用于生产气缸套的多元微量合金铸 件新材料及制备方法。本发明的材料在综合性能指标上比较好，有着 很好的性能价格比。

本发明的技术方案：用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料，其 特征在于，化学元素的组成为：硼0.02％～0.05％，铬0.15％～0.3％ ，铜0.2%～0.4%，钛0.04％～0.07％，碳2.8％～3.6％，硅2.5％～3 .5％，锰0.6％～1.2％，磷0.15％～0.3％，硫<0.06％，余下是铁。

用于生产上述气缸套材料的制备方法，包括常规生产工艺；其特征在 于， 熔炼时，采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼；合金 粉直接加入铁液中。

与现有技术比较，本发明采用适宜的元素配比和生产方法，使得本发 明的材料具有较好的耐磨性、耐腐蚀性、热稳定性和机械性能，以及 抗拉强度高、加工性能良好和生产成本较低的特点。本发明由于采用 了①适宜的硼B、铬Cr、铜Cu和钛Ti和磷P的配比提高了材料的耐磨性 ；②适当地铬Cr、铜Cu以及硅Si的含量比一般铸铁（Si<2.5％）高， 既提高了材料的热稳定性又提高了材料的耐腐蚀性能；③由于硼B、铬 Cr、铜Cu的加入能够显著提高材料的抗拉性能，使得用本材料生产的 汽车缸套的抗拉强度>HT250 (国标要求>220Mpa)；④钛Ti既能够脱去 铁液中的氧、硫又能够中和铁液中的氮，因而能够对铁液起到净化作 用，钛元素的加入还细化了组织的共晶团和石墨，使得材料组织整体 细化；⑤加入提高硬度的各合金元素含量低，形成单一硬质相数量不 多，并且钛Ti是强烈促进石墨化元素，减少材料中由其他合金元素可 能引起的白口、硬点，因此材料的加工性能良好。本发明在熔炼时， 采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼。电炉利用率高（一般 中频炉熔炼铁屑、铁块均为间断式熔炼），由于铁屑直接回炉连续熔 炼3～5分钟既可出一次铁水（现有的需要40～80分钟），合理配比的 多元微量合金粉采用随出炉铁液加入熔化的方式，不在炉中熔炼，使 得烧损率降低，保证了微量合金的有效含量。

对本发明材料检测的性能指标如下：

从上述检测指标可以看出，本发明材料的各项指标都很优异，特别适 合于生产发动机气缸套。本发明的材料在综合性能指标上比较好，有 着很好的性能价格比。本发明的技术方案是对下述实验例的综合。

B、Cr、Cu、Ti、Si、Mn、P对汽车缸套性能的影响

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不作为对本发明 做任何限制的依据。

实施例。用于生产气缸套的多元微量合金铸件新材料，成品的化学元 素的组成为：硼0.02％～0.05％，铬0.15％～0.3％，铜0.2%～0.4%， 钛0.04％～0.07％，碳2.8％～3.6％，硅2.5％～3.5％，锰0.6％～1 .2％，磷0.15％～0.3％，硫<0.06％，余下是铁。生产工艺包括常规 生产工艺，合适的原材料配比、中频电炉熔炼、离心浇铸成型和机械 加工；不同的是：采用铸铁屑直接加入中频感应电炉中连续熔炼；再 将按配比的多元微量合金粉加入出炉铁液中。由于铁屑直接回炉连续 熔炼，3～5分钟既可出一次铁水（现有的工艺需要40－80分钟）；合 金粉采用加入铁液熔化的方式，不在炉中熔炼，使得烧损率降低，保 证微量合金的有效含量。