[发明专利]高镁低稀土奥氏体蠕墨铸铁、其制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种高镁低稀土奥氏体蠕墨铸铁、其制备方法及其应用，属于铸铁领域。本发明高镁低稀土奥氏体蠕墨铸铁，由以下化学组分组成：碳2.0‑3.8%、硅1.5‑3.0%、锰0.8‑2%、镍7‑18%、铜3‑8%、铬0.05‑2.7%、镁0.08‑0.12%、稀土≤0.03%、钛0.1‑0.18%、硫≤0.08%、磷≤0.15%，其余为铁和不可避免的杂质。本发明铸铁组织为奥氏体基体、蠕虫状石墨和极少部分团球状石墨；本发明通过调整镁、钛、稀土以及锰的含量和工艺，所得铸铁蠕化率≥91%，抗拉强度超过360 MPa，线膨胀系数达到18.9*10^‑6，获得了极好的抗拉强度和耐磨性，取得了意料不到的效果。

技术领域

本发明涉及铸铁领域，特别涉及一种高镁低稀土奥氏体蠕墨铸铁、其制备方法及其应用。

背景技术

活塞是汽车发动机的“心脏”，承受交变的机械负荷和热负荷，是发动机中工作条件最恶劣的关键零部件之一。影响铝合金活塞使用寿命的一个主要因素就是活塞环槽磨损，特别是第一道环槽。

为了提高铝活塞第一道环槽的耐磨性，行业内普遍采用镶铸铸铁耐磨环座（镶圈）作为有效解决办法，这种镶圈活塞不但保持了铝活塞重量轻的特点，还兼具铸铁活塞环槽耐磨的优点，使得铝活塞使用寿命大幅度提高，镶圈铝活塞也得以全面推广应用。

目前，镶圈的材质主要有高镍和高锰奥氏体灰口铸铁，应用最广的是高镍奥氏体铸铁。高镍奥氏体镶圈的主要成分是：含镍量13.0-18.0%，含铜量4.0-8.0%，其余为铁、碳、硅和其他合金元素。基体为奥氏体组织，石墨形态都是以A型（片状）+B型（菊花状）石墨为主。虽然传统的高镍奥氏体镶圈能够满足国五及国五以下排放发动机的活塞要求，但是在目前国家大力倡导环保的要求下，“国六”排放标准将要在2020年正式实施，面对更加严格的排放法规，这样对高镍奥氏体镶圈的耐磨性提出了更高的要求，导致了传统的高镍奥氏体铸铁镶圈已满足不了目前的“国六”法规排放标准。

综合以上所述，在目前传统的高镍奥氏体镶圈生产技术中，为了保证符合“国六”发动机的排放标准，需要解决目前镶圈耐磨性不高、线膨胀系数偏低等问题，对此必须进行深入的科研攻关，寻求合理有效的解决办法。

生产实际中常用的铸铁材料根据石墨形状不同主要有三类：灰铸铁，石墨为片状，力学性能差，铸造性、减震性、减摩性缺口敏感性、切削性比好；球墨铸铁，石墨为球状，力学性能高；蠕墨铸铁，石墨介于两者之间为蠕虫状，力学性能稍低于球墨铸铁，耐磨性、铸造性能较球墨铸铁好，尤其是抗高低温蠕变性能好。寻求一种可以解决目前镶圈耐磨性不高、线膨胀系数偏低问题的铸铁是技术关键，也是技术难点。

本申请人于2017年4月12日向国家知识产权局专利局提交了一件申请号为“2017102370736”，专利名称为“一种活塞镶圈铸铁材料及其制造方法”的发明专利，该发明专利已于2017年6月9日公布，公布号为“CN106811677A”。该发明专利与本发明解决的技术问题相同，但是其效果依然不理想，为了满足技术需求，研发蠕化率更高、机械性能更高的铸铁材料至关重要。

发明内容

为了弥补现有技术的不足，解决现有技术中铸铁镶圈耐磨性不高、线膨胀系数偏低的问题，本发明提供了一种高镁低稀土奥氏体蠕墨铸铁、其制备方法及其应用。

本发明的技术方案为：

一种高镁低稀土奥氏体蠕墨铸铁，按照质量百分比，由以下化学组分组成：碳2.0-3.8%、硅1.5-3.0%、锰0.8-2%、镍7-18%、铜3-8%、铬0.05-2.7%、镁0.08-0.12%、稀土≤0.03%、钛0.1-0.18%、硫≤0.08%、磷≤0.15%，其余为铁和不可避免的杂质。