[发明专利]高寿命灰铸铁、提高灰铸铁寿命的方法及其应用

说明书

本发明涉及一种高寿命灰铸铁、提高灰铸铁寿命的方法及其在制备汽车关键零部件中的应用。本发明在气氛保护下或真空炉中，将灰铸铁铸造的毛坯升温至850℃～950℃，保温1～2.5小时；然后将毛坯快速放入盐浴炉中进行等温淬火，等温淬火温度为270～380℃，等温淬火时间为0.5～2.5小时；最后将毛坯(i)空冷至室温或(ii)退火，得到高寿命灰铸铁；退火步骤为：将毛坯放入退火炉中升温至500～550℃，保温1～2.5小时，再使毛坯随炉冷却至不高于200℃，然后出炉冷却至室温。普通灰铸铁经本发明的等温淬火强化处理后，硬度、抗拉强度以及疲劳寿命均大大提升，克服了普通灰铸铁铸造的发动机缸盖、制动鼓以及飞轮易开裂的问题。

技术领域

本发明属于金属热处理领域，涉及一种高寿命灰铸铁、提高灰铸铁寿命的方法及其在制备汽车关键零部件中的应用。

背景技术

普通灰铸铁具备较好的铸造性、导热性、吸震性和润滑性，常作为制备发动机缸盖、制动鼓以及飞轮的主要材料。

国内低功率发动机缸盖制备多采用HT250，其抗拉强度为抗拉强度为210MPa～250MPa，硬度为170HB～210HB，基本可以满足200马力以下发动机的需求。然而随着发动机功率和爆压的逐步提升，发动机缸盖对强度的要求也随着提高，发动机马力增大至240PS～430PS时，发动机爆压也逐步增至190bar，HT250由于机械性能很差，无法满足大功率发动机对缸盖强度的需求。此外，由于温度循环产生的循环应力-应变会引起发动机缸盖的畸变和开裂以致缸盖鼻梁区容易开裂甚至断裂。

同样会产生开裂现象的是汽车的制动鼓，制动鼓在正常工作时，会与蹄铁之间会发生点状接触摩擦，摩擦发热，制动鼓温度持续升高，如果热量不能及时散去，温度将升至相变点以上，进而发生组织转变产生相变应力。相变应力会导致制动鼓受力不均匀，制动鼓在频繁制动载荷下便会发生规律裂纹，该裂纹会导致制动鼓发生开裂、掉底等现象。HT250虽具备良好的散热性和耐磨性，且浇铸性能良好，但材料的强度较低，因此，制动鼓实际工作中常因为基体强度不足而发生开裂、掉底、磨损过大等现象。

汽车发动机的另一个关键零部件—飞轮，其主要功能是储存做功行程能量，用于克服进气、压缩和排气行程的阻力和其它阻力，使曲轴能均匀地旋转。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。目前，飞轮也多采用HT250铸造，实际使用中，飞轮的市场失效十分严重，其失效模式多为飞轮表面严重磨损导致的开裂、运行不平顺等问题。究其原因是因为飞轮表面的硬度太低以及飞轮的基体强度不足导致，且摩擦高温也会在一定程度下加速飞轮的磨损。

采用高牌号的HT300铸造发动机缸盖、制动鼓以及飞轮，虽然能使基体的力学性能有所提升，但依然无法解决基体开裂的问题，究其原因，合金元素的增加会导致材料的导热性下降，进而导致发动机缸盖、制动鼓以及飞轮疲劳寿命的下降。

发明内容

为了解决相关技术中普通灰铸铁铸造的发动机缸盖、制动鼓以及飞轮易开裂的问题，本发明实施例提供一种高寿命灰铸铁、提高灰铸铁寿命的方法及其在制备汽车关键零部件中的应用。

本发明提供的技术方案具体如下：

第一方面，提供一种提高灰铸铁寿命的方法，包括以下步骤：

(1)等温淬火强化：气氛保护下或真空炉中，将灰铸铁铸造的毛坯升温至850℃～950℃，保温1～2.5小时；然后将毛坯快速放入盐浴炉中进行等温淬火，等温淬火温度为270～380℃，等温淬火时间为0.5～2.5小时；

(2)将毛坯(i)空冷至室温或(ii)退火，得到高寿命灰铸铁；所述退火步骤为：将毛坯放入退火炉中升温至500～550℃，保温1～2.5小时，再使毛坯随炉冷却至不高于200℃，然后出炉冷却至室温。

在上述技术方案的基础上，灰铸铁为HT250或HT300。