[发明专利]一种ADI气缸套的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料类,特别涉及一种ADI(等温淬火球铁)增压发动机气缸套及生产技术领域。

背景技术

在现有技术中，发动机气缸套采用硼铸铁、硼铜铸铁、铬钼铜铸铁、高磷合金铸铁、高磷铸铁、高含量铬钼镍铸铁、铬钼铜硼合金铸铁等制造。气缸套套体内表面硬化处理采用软氮化、激光、表面高频淬火、镀铬等热处理工艺，或本体内表面（硬度HB207～360）设有平台珩磨网纹或软氮化（其化合层仅0.030mm）后平台珩磨网纹，当表面硬化层被磨掉后，则不圆整的基体组织硬度为HB207-360的气缸套内壁将不敌高温高压燃气的冲刷及杂质的磨损而迅速发生端磨的不良后果。润滑油窜入燃烧室，介入燃烧是形成冒蓝烟、黑烟的根源。这样排放指标不良，严重影响了环境，还造成能源的浪费。

目前服役的材料:硼铸铁、硼铜铸铁、铬钼铜铸铁、高磷合金铸铁、高磷铸铁、高含量铬钼镍铸铁、铬钼铜硼合金铸铁的疲劳性能和耐磨性已不能满足高强化发动机服役的要求。

发明内容

本发明目的在于提供一种ADI增压发动机气缸套的生产方法，以解决目前服役的材料：硼铸铁、硼铜铸铁、铬钼铜铸铁、高磷合金铸铁、高磷铸铁、高含量铬钼镍铸铁、铬钼铜硼合金铸铁的疲劳性能和耐磨性已不能满足高强化发动机服役之要求的问题。

本发明包括浇注ADI气缸套铸坯、对气缸套铸坯进行精加工、等温淬火处理、抛丸处理和平台网纹加工步骤。抛丸处理，可实现表面强化处理。

本发明所述浇注ADI气缸套铸坯是将低硫低磷生铁进行浇注，所述低硫低磷生铁中硫S＜0.02%、磷P.＜0.03%、锰Mn＜0.31%、镁0.039～0.062%、稀土元素≥0.02%。

其中，所述稀土元素为Re。

制造气缸套成品，先要生产出稳定的高质量球铁气缸套铸件。气缸套铸件的铸造缺陷应按标准规定、化学成份和金相组织合格且稳定。目前,铸造车间采用中频电炉熔炼、树脂砂造型或消失模造型，原材料与工艺都得到了严格控制，并具备较先进的检测仪器。因此，采用要发明方法生产稳定高质量的一种ADI(等温淬火球铁) 气缸套铸件是可能的。

本发明与传统的材料气缸套相比，抗拉强度σb是传统的材料气缸套的2.72倍-4倍，本体的硬度是传统的材料气缸套的1.39～2.22倍，延伸率δ是传统的材料气缸套的2倍以上。本发明ADI气缸套的价格只有传统的材料软氮化气缸套的68.8～75%，一台柴油机装用16个气缸套，一台柴油机可节省24000～30400元。12000台柴油机可节省2.88～3.65亿元。

本发明在中频电炉中熔炼时，喷吹氩气净化铁水，采用球化处理和二次孕育处理。

所述等温淬火处理是在可控气体的保护下，于320～385℃盐浴炉中进行，等温淬火处理的时间为1～3.5小时，奥贝化时间为1～3.5小时，温度环境为820～930℃。石墨球数球化级别为GB9441－88的1－4级，石墨大小为不粗于GB9441－88的5级，基体组织中磷共晶渗碳体总量≤5%；控制热变形量在±0.2mm之内。

优化等温淬火工艺是最后使ADI气缸套达到预期性能的奥贝化核心所在。φ240mm、φ280mm大直径受热受压气缸套的奥贝球铁试验整体硬化的工艺有一定的难度。这种工艺难点在于既要控制大直径的气缸套的变形在允许范围内，又使其整体的金相组织能适应强化气缸套的工作状态且分布均匀。

所述平台珩磨网纹加工是在4mm范围内，珩磨网纹的槽深≥4μm的沟槽≥6个，轮廓偏斜度SK-0.9～-2.8。

平台网纹就是在平整光洁的表面上均匀地拥有窄而深的沟槽，好的平台网纹其平台粗糙度很低，一般为＜0.2μm而沟槽窄而深，其最大优点是储油能力强，表面耐磨，同时大大缩短了初期磨合时间，例如国内发动机出厂前需磨合少则几个小时，多则十几个小时才达到要求，而国外发动机出厂时接近于零磨合，几分钟就可达到要求。但在硬度达HRC38－48的气缸套表面制造出符合要求的平台珩磨网纹，是加工制造中的难点和创新。

具体实施方式

一、生产步骤：

1、浇注ADI气缸套铸坯：

选用废钢增碳的合成铸铁或高纯球铁生铁作为生产ADI气缸套的主要金属材料，严格控制合金化元素的加入量；在中频电炉内熔炼铁水，喷吹氩气净化铁水；1480～1560℃出炉，采用球化处理和二次孕育处理。

合金化元素的加入量(％)，其余为Fe：