[发明专利]正火强化铸铁、铸铁正火强化方法及其应用

说明书

本发明涉及一种正火强化铸铁、铸铁正火强化方法及其应用，该铸铁正火强化方法包括以下步骤：将铸铁毛坯在850℃～950℃的正火炉中保温0.5h～2h，出炉后以45℃/min～100℃/min的速度风冷至不高于500℃，然后空冷至室温，得到正火强化铸铁；铸铁毛坯的材质为灰铸铁或蠕墨铸铁。本发明正火强化后的HT250缸盖的硬度可达230HB，抗拉强度Rm可达320MPa，金相组织为95％细致珠光体+5％铁素体+少量弥散分布的碳化物，性能达到HT300的技术要求，热疲劳寿命达到了700～1000次。本发明制备的正火强化HT250飞轮具有较高的磨损寿命，相比铸态HT250飞轮提高了2.4～4倍。本发明采用正火强化工艺对RuT350缸盖毛坯进行了热处理，热处理后RuT350缸盖的热疲劳寿命相对铸态RuT350缸盖提升2～4倍。

技术领域

本发明涉及金属强化领域，具体涉及正火强化铸铁、铸铁正火强化方法及其应用。

背景技术

HT250因具备较好的铸造性、导热性、吸震性和润滑性，常作为国内低功率发动机缸盖的主要材料，基本可以满足200马力以下发动机的需求。随着发动机功率及爆压的增加，发动机气缸盖表面承受更大的压力，尤其是缸盖鼻梁区位置压力更为突出，在台架试验过程中大功率汽车发动机缸盖经常出现局部开裂的情况，缸盖开裂的主要原因有两个：一个是缸盖承受的高温下的爆压反复作用引起的高周疲劳，另一个是发动机启-停导致的热疲劳。两者共同作用，相互叠加导致缸盖开裂失效。解决高周疲劳的措施有两个，一个是提高材料本体强度，另一个是增加底板厚度。采用蠕墨铸铁浇铸重载发动机缸盖可以提高基体的机械强度，但是实际大批量生产过程中，影响蠕铁强度的蠕化率很难实现精确控制，导致生产废品率过高，生产成本非常高。同时蠕铁的热导率远比灰铸铁小，导致缸盖在在使用过程中出现早期热疲劳开裂。

汽车行进过程中，飞轮在与离合器分离和结合的瞬间，与离合器片之间存在转速差进而两者之间产生滑动摩擦，摩擦发热至一定程度会使飞轮后端面发生严重磨损、开裂等失效问题。现有发动机飞轮多采用HT250铸造后加工而成，其基体力学性能仅要求大于250MPa，对化学成分没有严格要求，这就导致在使用过程中飞轮基体的抗拉强度基本上维持在250MPa左右，甚至还有厂家为了降低铸造成本而减少铸造过程中的合金元素，最终抗拉强度长期保持在220MPa附近，降低了飞轮的基体强度而使飞轮的性能降低，在使用中存在不同里程的失效，以致飞轮长期处于赔偿额度较大的零部件前列。

发明内容

为了解决HT250以及蠕墨铸铁热疲劳开裂的问题，本发明提供一种采用正火工艺对HT250以及RuT350进行强化，正火强化后的RuT350发动机缸盖热疲劳寿命可达500～600次，正火强化后的HT250缸盖热疲劳寿命可达700～1000次，HT250飞轮的磨损寿命可达13000～20000次。

本发明提供的技术方案具体如下：

第一方面，提供一种铸铁正火强化方法，包括以下步骤：将铸铁毛坯在850℃～950℃的正火炉中保温0.5h～2h，出炉后以45℃/min～100℃/min的速度风冷至不高于500℃，然后空冷至室温，得到正火强化铸铁；铸铁毛坯的材质为灰铸铁或蠕墨铸铁。

作为上述技术方案的优选，灰铸铁为HT250，蠕墨铸铁为RuT350。

作为上述技术方案的优选，HT250中Ni含量为0.10wt％～0.25wt％，Mo含量为0.10wt％～0.15wt％。

作为上述技术方案的进一步优选，HT250中Ni含量为0.25wt％，Mo含量为0.15wt％。

作为上述技术方案的优选，RuT350中各组分的重量百分数为：C 3.5～3.8，Si 1.6～2.4，P 0～0.05，S 0～0.03，Cr 0.1～0.15，Mn 0.3～0.45，Sn 0.05～0.08；Re 0.04～0.06，其余为不可避免的杂质和铁。

作为上述技术方案的优选，铸铁毛坯为缸盖毛坯或飞轮毛坯。