[发明专利]一种气缸盖材料及其制备工艺方法

说明书

本发明属于新材料和铸造技术领域，公开了一种气缸盖材料及其制备工艺方法。气缸盖材料中各组分及含量，质量百分比为：C含量为3.15‑3.25％，Si含量为1.90‑2.10％，Cr含量为0.25‑0.30％，Mo含量为0.20‑0.25％，Mn含量为0.5‑0.8％、P含量为≤0.06％，S含量为0.10‑0.12％，Cu含量为0.80‑1.00％，Sn含量为0.08‑0.10％，余量为Fe，其中，Cr和Mo元素含量和为0.5％。所述制备工艺方法包括炉料选取、熔炼、出铁和浇注的步骤，并且在出铁过程中随流加入增碳剂、第一次孕育剂和调整Cr、Mo元素含量；在浇注过程中随流加入第二次孕育剂；最终制备出上述气缸盖组分及含量。本发明制造出先进的高强度合金铸铁气缸盖，不同部位抗拉强度差异小，缩松废品率在4％以下，在满足高强度气缸盖发展趋势的同时，保证较低的生产成本，推进高强度合金铸铁技术的推广应用，促进了高强度气缸盖技术的进步。

技术领域

本发明涉及新材料和铸造技术领域，尤其涉及一种气缸盖材料及其制备工艺方法。

背景技术

随着对汽车行业排放要求的快速提高，以及汽车行业在高功率、低能耗、高可靠性方面激烈竞争，都促使发动机向高强化、轻量化方向快速发展。与此相应，作为发动机核心零部件的缸盖，也向高强度、薄壁、高可靠性、功能复合化方向发展，以满足发动机发展的需要。

对于气缸盖这种结构特别复杂的薄壁件，解决HT250气缸盖缩松渗漏已经是行业一直研究的重点问题，因此对于HT300以上更高强度的灰铸铁气缸盖，特别是国五排放标准以后的气缸盖，高强度灰铸铁碳当量低，在铸造过程中收缩倾向大；为了提高强度加入合金元素，导致铁液的铸造性能更差；同时气缸盖集成的功能多，结构复杂、薄壁结构多，壁厚均匀性差，导致局部热节多，而且分散，不利于补缩。这些因素共同作用，使铸件缩松缺陷倾向非常大。TCD2013气缸盖开发中在壁厚较大的螺栓孔、油嘴孔、导杆孔区域产生严重缩松缺陷，新产品初期缩松废品率达60％以上，严重影响生产效率和产品的批量投产使用，造成很大经济损失。同时为了抢占市场先机，新品全面推向市场进度紧迫，气缸盖缩松已成为制约投产的瓶颈问题。

为了提高铸件强度，降低缩松，现有技术中通过改变铸铁配方用以提高铸件的机械性能，适用于体积较大的船用气缸盖。通过在铸铁配方中加入铬、镍、钼等合金元素，提高铸件的强度、耐热耐腐蚀和致密性，而对于体积小、高强度、薄壁、壁厚变差大的车用四气门气缸盖，加入大量合金元素后的反石墨化作用将使气缸盖的缩松倾向将非常大。

随着发动机技术升级带来的对高强度、低收缩率气缸盖的强烈需求，大幅提升气缸盖机械性能，同时保证铸件缩松废品率低的材料及工艺方法，已成为汽车行业亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气缸盖材料及其制备工艺方法，以解决现有技术中铸铁气缸盖的机械强度不够和缩松率高问题。

本发明提供一种气缸盖的制备方法，包括如下步骤：

第一步，炉料选取；按照质量百分比，采用65-75％废钢和25-35％回炉铁。

第二步，熔炼炉料。

第三步，出铁；出铁过程中，随流加入增碳剂、第一次孕育剂，调整Cr、Mo元素含量；

第四步，浇注；

浇注过程中，采用浇注机进行随流加入第二次孕育剂。

经过上述方法步骤，制备得到气缸盖中各组分及含量，按照质量百分比分别为：C含量为3.15-3.25％，Si含量为1.90-2.10％，Cr含量为0.25-0.30％，Mo含量为0.20-0.25％，Mn含量为0.5-0.8％、P含量为≤0.06％，S含量为0.10-0.12％，Cu含量为0.80-1.00％，Sn含量为0.08-0.10％，余量为Fe。其中，Cr元素和Mo元素的含量和为0.5％。