[发明专利]用于制造内燃机活塞环的铸铁合金

说明书

本发明涉及一种用于制造耐高温内燃机活塞环的铸铁合金。

内燃机活塞环通常由灰口铸铁合金组成并含有部份球状直到片状石墨析出物。特别是在与燃烧室紧邻的最上层的活塞槽中安置的活塞环，忍受着高温，所以要求其有高温下的机械强度。如按DE OS 3628157采用了一种以马氏体为基体的球墨铸铁合金作为耐高温活塞环，它的基体中含有1-15重量百分数的球状直到小滴状的析出铜，由于铜的高温传导性能可迅速把热散走，从而降低了活塞环材料的温度负荷。

特别是现代的内燃机，为了改善行驶、运行和噪音方面的舒适性，在显著提高功率的同时采用了短冲程的轻型箱式活塞(Leichtbau-Kiastenkolben)，其中为了减少运行振动，活塞环装置被大大地向上推移。特别是最上面的活塞环以及第二个所谓刮环(Abstreifring)的大部分被暴露在较高温度下，要求此种材料的力学强度有较好的耐温性。由DE OS 3628157所知的马氏体球墨铸铁合金的热稳定性，还不能达到此类高的要求。

因此本发明的目的在于寻找一种高温下工作的内燃机活塞环用的铸铁合金，该合金在高温下的强度值不变。

本发明是用珠光体结构及球状或片状石墨析出物的铸铁合金来解决上述目的的，其组份为：2.5-4.0        重量百分数        碳1.5-4.0        重量百分数        硅0.2-2.0        重量百分数        锰最大0.35       重量百分数        磷最大0.03       重量百分数        硫最大3.0        重量百分数        铬最大1.5        重量百分数        钒最大2.5        重量百分数        钼最大0.2        重量百分数        镍1.0-3.5           重量百分数        铜0.02-2.5          重量百分数        铝0.005-0.04        重量百分数        镁其余为铁。

用本发明的铸铁合金，试验性地浇注成活塞环，为测定其热稳定性，经受温度在500-700℃的30分钟热处理。发现其硬度有正常的下降，而铸铁合金的珠光体结构基本上没有改变，所以此材料具有所要求的高的热稳定性。

为了使之进一步珠光体化，铸铁合金可以含有直到0.4重量百分数的锑，它可以在熔化时或通过接种物加到合金中去。在合金化时同样也可加入总量至4.0重量百分数的镍、钴、锌、钛、铌、钽、硼元素和/或铋中至少一种元素。通过强行注入(Fülldraht-Injektion)法在铸铁合金中可另外补入氮，最多达300ppm。为了改善其可加工性，铸铁合金可进行直到750℃的热处理。此外，为改善耐磨性，通过一般的方法如槽浴渗氮、气体渗氮、等离子渗氮或脉冲等离子渗氮在活塞环的全部表面或工作面和/或侧面上进行渗氮处理。虽然在所有要求的合金范围内的铸铁材料均适合作渗氮，在本发明的适于渗氮的组成含量范围内，本发明的铸铁合金优先采用硅、铬、钒、钼和铝含量的上限。优选的不渗氮铸铁合金的组成为2.5-4.0            重量百分数        碳1.5-2.5            重量百分数        硅0.2-2.0            重量百分数        锰最大0.35           重量百分数        磷最大0.03           重量百分数        硫最大0.3            重量百分数        铬最大0.2            重量百分数        钒最大0.3            重量百分数        钼最大0.2            重量百分数        镍1.0-3.5            重量百分数        铜最大0.1            重量百分数        铝0.005-0.04         重量百分数        镁其余为铁。