[发明专利]一种低碳低硅气缸套及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于气缸套技术领域，具体涉及一种低碳低硅气缸套及其制备方法。

背景技术

目前，市场上常见的几种低碳低硅的合金铸铁气缸套有：中磷合金铸铁、硼铸铁、高磷合金铸铁、磷钼合金铸铁等材质气缸套。同为中支撑气缸套，它们的材料成本都较高，主要通过其它合金来强化珠光体基体的强度。如高磷铸铁中Cr含量较高，磷钼合金铸铁需要添加贵重金属钼来增加缸套的强度。

    上述材质气缸套虽然能满足发动机强度方面的要求，但是这些材质都无法避免中支撑气缸套与发动机接触处的震动。另外这些缸套的疲劳强度也不高，一般在150Mpa左右。震动原因在于气缸套的弹性模量(与化学成份关系密切)较低，一般在120－150Gpa之间。弹性模量低，缸套的刚度就小，在发动机工作过程中就易产生变形，从而在配合面处就易产生震动。

发明内容

本发明目的在于提供一种低碳低硅气缸套及其制备方法，该气缸套具有较好的抗拉强度、硬度和弹性模量。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种低碳低硅气缸套，其材料化学组成按如下重量百分比计：

碳（C）2.5～2.7%、硅（Si）1.3～1.7%、锰（Mn）0.5～0.9%、0＜硫（S）≤0.1%、0＜磷（P）≤0.1%、0＜镍（Ni）≤0.1%、0＜铬（Cr）≤0.2%、0＜钼（Mo）≤0.1%、铜（Cu）0.4～1.0%，余量为Fe。

所述低碳低硅气缸套的制备方法，其包括如下步骤：

①按比例进行配料，用工频感应电炉熔炼配料，控制铁液出炉温度为1530～1550℃；

②出炉前加入铁液重量0.2～0.5%的孕育剂处理，所述孕育剂为硅钡钙孕育剂或硅锶孕育剂；

③采用金属型湿涂料离心铸造工艺（该工艺为常规工艺，故不赘述）生产气缸套铸件（模具温度以控制在400～600℃为宜）；

④铸件出模后风冷至550～650℃，然后放入铸件框中即可。

本发明所述气缸套降低了“碳、硅、锰、硫、磷”五大普通元素中的碳、硅含量，另外加入铜合金化，这三种元素的主要作用如下：1）铜的作用：铜属于石墨化元素，能降低奥氏体临界转变温度和强化铁素体基体，并可细化珠光体和石墨片。在薄壁处即在珠光体区铜起固溶强化作用，使珠光体硬度增加；在厚断面处，其主要作用是抑制铁素体转变，从而改善断面敏感性。2）碳和硅的作用：硅和碳都是强烈促进石墨化的元素。石墨来源于碳。随着碳含量的提高，铁水中的碳浓度和未溶解的石墨微粒增多，有利于石墨形核，从而促进了石墨化。硅与铁原子的结合力大于碳与铁原子之间的结合力。硅溶于铁水和铁的固溶体中，由于削弱了铁和碳原子之间的结合力，而促使石墨化。硅还降低铸铁共晶成分的碳浓度，铸铁中加入硅可代替一部分碳，硅促进石墨化的作用约相当于碳的三分之一。 

本发明所述气缸套性能指标如下：1）弹性模量：E≥160Gpa。高的弹性模量可以保证高的刚度，缸套在工作中产生的变形减少，从而可以减少中支撑气缸套与发动机缸体接触面的移动、震动，避免气缸套对缸体的磨损。2）硬度250～300HBW；抗拉强度≥330Mpa；疲劳强度165Mpa。该气缸套在保证高的硬度与抗拉强度外，还有较高的疲劳强度。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

本发明气缸套材料成本低，只在气缸套五大常规元素中加入一定量的Cu，在满足低成本的前提下，又能满足气缸套较高的机械性能要求（包括硬度、抗拉强度），性价比高，具有巨大的潜在市场。

附图说明

图1为本发明所述气缸套放大500倍的基体金相图。

具体实施方式

以下通过优选实施例对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不局限于此。

实施例1