[发明专利]钢质活塞及其制备方法

说明书

本发明提供了一种钢质活塞，其组分和重量百分比为：C：0.3～0.45wt％、Si：0.5～1.0wt％、P：0～0.025wt％、S：0.02～0.1wt％、Mn：1.2～2.0wt％、Cu：0.1～1.0wt％、N：0.01～0.05wt％、V：0.08～0.2wt％、Ti：0.01～0.03wt％、Al：0.01～0.03wt％，其他余量为Fe；硬度250～310HBW；基体组织由细片状珠光体+铁素体+不大于10％的贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成；网状铁素体晶粒度大于4级。通过对各种成分的配比调整，提高钢质活塞的抗拉强度、屈服强度，并提高钢质活塞的塑性，通过Mn含量控制减小珠光体之间的片间距，并通过Mn和S结合改善钢质活塞的切削性能，降低加工成本。本发明还提供了一种钢质活塞的制备方法。

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种钢质活塞及其制备方法。

背景技术

随着发动机升功率及爆发压力的不断提高，对发动机及其零配件提出了更高的要求。活塞作为发动机的A级关键零部件，其作用是用来承受燃气压力，并通过活塞销让连杆驱使曲轴旋转。

活塞顶部是燃烧室的组成部分，在工作时承受交变的机械负荷和热负荷，并长期处于高温、高压、高速、润滑不良的条件下，直接与高温气体接触，瞬时温度可达2500K以上，受热严重，而散热条件又很差，导致活塞工作时温度很高，其顶部高达600～700K，且温度分布很不均匀。

活塞顶部承受气体压力很大，特别是作功行程压力最大，柴油机高达 6～9MPa，这就使得活塞产生冲击，并承受侧压力的作用。

活塞在气缸内以很高的速度(8～12m/s)往复运动，且速度在不断地变化，这就产生了很大的惯性力，使活塞受到很大的附加载荷，活塞在这种恶劣的条件下工作，会产生变形并加速磨损，还会产生附加载荷和热应力，同时受到燃气的化学腐蚀作用。

因此，如何使活塞具有较高的力学性能、较好的韧性、良好的导热性及抗腐蚀性、及抗热疲劳性，环槽及裙部磨损面具有良好的耐磨性、减磨性能，且活塞的成分组成及生产工艺简单、成本较低，从而明显减少活塞因高温而磨损、腐蚀、热疲劳等失效更换频次，进一步提高活塞、气缸套、活塞环乃至发动机的使用寿命，是各大主机厂及其配件生产企业亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种钢质活塞，以提高钢质活塞的性能；本发明还提供了一种钢质活塞的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种钢质活塞，其组分和重量百分比为：C：0.3～0.45wt％、Si：0.5～1.0wt％、 P：0～0.025wt％、S：0.02～0.1wt％、Mn：1.2～2.0wt％、Cu：0.1～1.0wt％、N： 0.01～0.05wt％、V：0.08～0.2wt％、Ti：0.01～0.03wt％、Al：0.01～0.03wt％，其他余量为Fe；

硬度250～310HBW；基体组织由珠光体+铁素体+不大于10％的贝氏体、马氏体和残余奥氏体组成；网状铁素体晶粒度大于4级。

优选地，在上述钢质活塞中，所述C的百分比为0.34～0.41wt％，所述Si的百分比为0.5～0.7wt％，所述S的百分比为0.02～0.5wt％，所述Mn的百分比为 1.2～1.7wt％，所述Cu的百分比为0.4～0.6wt％，所述N的百分比为0.01～0.02wt％，所述V的百分比为0.1～0.2wt％，所述Ti的百分比为0.01～0.018wt％。

一种钢质活塞的制备方法，包括步骤：

1)将碳源、硅源、磷源、硫源、锰源、铜源、氮源、钒源、钛源和铁源进行配料后，经熔炼、脱氧和热轧，得到合金棒材；

2)将所述合金棒材分割为预定规格的坯料，将所述坯料加热至第一加热温度，并保温第一保温时间，获得热处理后的坯料；