專利名稱：一種離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蠕墨鑄鐵生產(chǎn)用蠕化劑，特別涉及一種離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽 缸套用蠕化劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
氣缸套是發(fā)動機的關(guān)鍵零件之一，目前其材質(zhì)多為普通灰鑄鐵或合金灰鑄鐵。該 類氣缸套主要是依靠降低碳當(dāng)量和合金強化來滿足強度和耐磨性的要求，抗拉強度一般為 300MPa以下，強度和耐磨性較差，不能滿足大功率發(fā)動機機器對節(jié)能、降耗、減排的發(fā)展要 求。蠕墨鑄鐵的石墨形態(tài)介于片狀石墨和球狀石墨之間，呈蠕蟲狀。蠕墨鑄鐵強度介于球 墨鑄鐵和灰鑄鐵之間，和灰鑄鐵相比又有類似的防振、導(dǎo)熱能力及鑄造性能，同時具有比灰 鑄鐵更好的塑性和耐疲勞性能，因此，蠕墨鑄鐵的應(yīng)用，特別是在歐洲得到了長足的發(fā)展。 這是在發(fā)現(xiàn)蠕墨鑄鐵后，首次作為一種材質(zhì)在國外發(fā)動機缸體等重要鑄件上得到的廣泛使 用，應(yīng)用的同時又掀起了進一步深入研究的高潮。和合金灰鑄鐵氣缸套相比，蠕墨鑄鐵氣缸 套具有高強度、高耐磨性和成本低的優(yōu)點。目前，國內(nèi)外的蠕墨鑄鐵產(chǎn)品幾乎全部采用砂型鑄造，用離心鑄造方法生產(chǎn)蠕墨 鑄鐵的報道相當(dāng)少。離心鑄造生產(chǎn)氣缸套采用的是水冷金屬型，和砂型鑄造相比，鑄型冷卻 速度快，透氣性差，澆注過程中鐵水易氧化且容易卷入氣體。蠕化處理是蠕鐵生產(chǎn)的關(guān)鍵， 其中蠕化劑的選擇是否合適將決定蠕墨鑄鐵產(chǎn)品的蠕化效果。欲保證蠕墨鑄鐵的蠕化效果 必須采用與其生產(chǎn)工藝相適應(yīng)的蠕化劑。目前我國商用蠕化劑可分為鎂系、稀土系和鈣系， 廣泛用于砂型鑄造中，采用砂型鑄造方法生產(chǎn)的蠕墨鑄鐵，其蠕化率一般在50-80%，蠕化 范圍波動大?，F(xiàn)有的商用蠕化劑尚不能滿足離心鑄造蠕墨鑄鐵氣缸套的生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑，以提高離心 鑄造生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵汽缸套的蠕化效果。本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑，所述蠕化劑重量百分組成如下 20-36%的稀土，2-5%的鎂，0-4%鈣，0-3%的鋇，0-4%鋁，40-45 %的硅，余量為鐵；其中稀 土為鑭或鑭含量不低于40%的富鑭混合稀土，稀土和鎂的重量比為5-12 1。所述蠕化劑的粒度為3-25_。本發(fā)明蠕化劑的突出特點就是高稀土含量和高鎂比，這樣可以降低鎂在鑄鐵中的 球化作用，提高蠕化劑的穩(wěn)定性。鈣、鋇和鋁的加入主要是減緩蠕化衰退，擴大蠕化范圍。使 用該蠕化劑能夠安全有效地用于離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵氣缸套，其蠕化率不低于80%，基 體為珠光體或貝氏體，克服了以往蠕化過程中鑄件斷面分層和蠕化范圍窄的缺點。本發(fā)明還進一步提供了一種所述的離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑的制 備方法，按照蠕化劑中各成分的含量，將對應(yīng)原料純鑭或富鑭混合稀土、金屬鎂錠、硅鐵、硅鋇、硅鈣及鐵加入熔煉爐中，升溫熔化，至溫度1250-1500°C時加入鋁錠，攪拌均勻后倒入金
屬錠模中。使用時將合金錠破碎成粒度為3-25mm的塊狀。蠕化劑的合理加入量可通過快速 光譜儀測定殘稀土和殘鎂的比例，并配合快速金相法觀察試樣金相組織來調(diào)整確定。當(dāng)蠕 化劑量不足時，金相中會存在A型石墨、B型石墨或E型石墨；蠕化量太大時，會導(dǎo)致殘留稀 土和殘留鎂的量過大，易形成大量球狀石墨，類似球墨鑄鐵。本發(fā)明相對于現(xiàn)有商用蠕化劑，具有以下優(yōu)點在離心鑄造工況下，能穩(wěn)定地生產(chǎn)出蠕化率不低于80%，基體為珠光體或貝氏體 的蠕墨鑄鐵，使用簡單，效果明顯、蠕化穩(wěn)定，克服了蠕化過程中鑄件斷面分層和蠕化范圍 窄的缺點。


圖1為實施例1離心鑄造得到的氣缸套內(nèi)、外壁石墨形態(tài)及基體組織；圖2為實施例2離心鑄造得到的氣缸套內(nèi)、外壁石墨形態(tài)及基體組織；圖3為實施例3離心鑄造得到的氣缸套內(nèi)、外壁石墨形態(tài)及基體組織。
具體實施例方式以下以具體實施例來說明本發(fā)明的技術(shù)方案，但本發(fā)明的保護范圍不限于此以下實施例中的蠕化劑由純鑭或富鑭混合稀土、金屬鎂錠、硅鐵、硅鋇、硅鈣、鋁 錠，鐵在熔煉爐中熔制而成，其中先將除鋁錠之外的其他原料加入如焦炭坩堝、油爐或電爐 這樣的熔煉爐中，快速升溫至1250-1500°C時加入鋁錠，攪拌后倒入金屬錠模中。蠕化處理前的鐵液化學(xué)成分如表1所示，表中的比例為質(zhì)量百分比。表 1
CSiMnPSCuNiMoFe3.5-3.81.0-2.60.6-1.00-0.4<0.030-1.60-20-1.0余量 實施例1蠕化劑中RE(稀土)為純鑭，RE:Mg = 6，Mg為3. 5% (質(zhì)量百分比，下同)，Ca 為2. 5%，Ba為1%，Al為1. 8%，Si含量為45%，余量為鐵；蠕化劑加入量為鐵液質(zhì)量的 0.6%，離心鑄造得到的氣缸套整個斷面石墨分布均勻，內(nèi)壁、外壁蠕化率均大于85%，基體 為珠光體，抗拉強度Rm為530N/mm2，硬度HBW10/3000為276。與之相應(yīng)的金相組織如附圖 1所示。實施例2蠕化劑中RE為富鑭混合稀土，RE =Mg = 8. 3，Mg為2. 5%，Al為1. 5%, Si含量為 40%，余量為鐵；蠕化劑加入量為0.7%，離心鑄造得到的氣缸套整個斷面石墨分布均勻， 內(nèi)壁、外壁蠕化率均大于85%，基體為珠光體，抗拉強度Rm為590N/mm2，硬度HBW10/3000為 270。與之相應(yīng)的金相組織如附圖2所示。實施例3蠕化劑中RE 為純鑭，RE =Mg = 9. 0，Mg 為 3. 0%，Ca 為 4%，Ba 為 1. 5%，Al 為
42.5%,Si含量為42 %，余量為鐵；蠕化劑加入量為0.8%，離心鑄造得到的氣缸套整個斷面 石墨分布均勻，內(nèi)壁、外壁蠕化率均大于85%，基體為珠光體，抗拉強度Rm為610N/mm2，硬 度HBW10/3000為270。與之相應(yīng)的金相組織如附圖3所示。實施例4蠕化劑中RE 為純鑭，RE =Mg = 11，Mg 為 2. 4%, Ca 為 2. 5%, Ba 為 2. 5%, Al 為 1.5%, Si含量為44%，余量為鐵；蠕化劑加入量為0. 75%，離心鑄造得到的氣缸套整個斷 面石墨分布均勻，內(nèi)壁、外壁蠕化率均大于85%，基體為珠光體，抗拉強度Rm為630N/mm2， 硬度 HBW10/3000 為 276。實施例5蠕化劑中RE為為富鑭混合稀土，RE =Mg = 12，Mg為2. 0%，Ca為2%，Ba為3%， Al為1. 5%，Si含量為45%，余量為鐵；蠕化劑加入量為0. 7%，離心鑄造得到的氣缸套整 個斷面石墨分布均勻，內(nèi)壁、外壁蠕化率均大于85%，通過熱處理后得到貝氏體基體，抗拉 強度 Rm 為 750N/mm2，硬度 HBW10/3000 為 280。
權(quán)利要求
一種離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑，其特征在于，所述蠕化劑重量百分組成如下20 36％的稀土，2 5％的鎂，0 4％鈣，0 3％的鋇，0 4％鋁，40％ 45％的硅，余量為鐵；其中稀土為鑭或鑭含量不低于40％的富鑭混合稀土，稀土和鎂的重量比為5 12∶1。
2.如權(quán)利要求1所述的離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑，其特征在于，所述蠕 化劑的粒度為3-25mm。
3.權(quán)利要求1所述的離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑的制備方法，其特征在 于，按照蠕化劑中各成分的含量，將對應(yīng)原料純鑭或富鑭混合稀土、金屬鎂錠、硅鐵、硅鋇、 硅鈣及鐵加入熔煉爐中，升溫熔化，至溫度1250 1500°C時加入鋁錠，攪拌均勻后倒入金 屬錠模中，冷卻即得。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蠕墨鑄鐵生產(chǎn)用蠕化劑，特別涉及一種離心鑄造生產(chǎn)蠕墨鑄鐵汽缸套用蠕化劑及其制備方法。所述蠕化劑重量百分組成如下20-36％的稀土，2-5％的鎂，0-4％鈣，0-3％的鋇，0-4％鋁，40％-45％的硅，余量為鐵；其中稀土為鑭或富鑭混合稀土，稀土和鎂的比為5-12∶1。在離心鑄造工況下，能穩(wěn)定地生產(chǎn)出蠕化率不低于80％，基體為珠光體或貝氏體的蠕墨鑄鐵，使用簡單，效果明顯、蠕化穩(wěn)定，克服了蠕化過程中鑄件斷面分層和蠕化范圍窄的缺點。
文檔編號C22C33/06GK101967599SQ201010279629
公開日2011年2月9日 申請日期2010年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月13日
發(fā)明者喬宇鵬, 侯起飛, 劉勝新, 孫華為, 孫玉福, 楊娟 申請人:河南省中原內(nèi)配股份有限公司