[發明專利]鑄造用鋁合金和內燃機氣缸蓋

無效

• 申請號: 200810135648.4
• 申請日: 2008-07-07
• 公開（公告）號: CN101338395A
• 公開（公告）日: 2009-01-07
• 發明（設計）人: 惣田裕司;秋山耕一;堀川宏;鹽田正彥
• 申請（專利權）人: 日產自動車株式會社;日本輕金屬株式會社
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22F1/043;F02F1/24
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 吳培善;封新琴

技術領域

本發明涉及鑄造用鋁合金及其熱處理方法。更具體地，本發明涉及適用于同時要求優異高循環疲勞強度和優異熱疲勞強度的構件的鋁合金，涉及由該合金制造的鑄件和該鑄件的制造方法。此外，本發明涉及由該鋁合金鑄件構成并由該鑄件制造方法制造的內燃機氣缸蓋。

背景技術

作為要求優異機械性能的具有復雜形狀的鑄造合金，目前為止，采用JIS?H?5202中規定為AC2A、AC2B和AC4B的Al-Cu-Si類以及其中規定為AC4C和AC4CH的Al-Mg-Si類制成的鋁合金鑄件。由所述合金制成的鑄件有內燃機的氣缸蓋、氣缸體等。

在這些鑄件中，如特開2006-169594號公報所披露的，通常使用進行了T6處理(固溶熱處理/淬火處理之后，在獲得最大強度的回火溫度下進行的時效處理)或T7處理(固溶熱處理/淬火處理之后，通過過時效保證尺寸穩定性的處理)的鑄造體，以提高強度和韌性。

然而，隨著近年來發動機功率的提高以及為減輕車體重量氣缸蓋的薄化，在這種傳統內燃機氣缸蓋中循環應力有增大的趨勢。另外，氣缸蓋具有使T6或T7處理時產生的高殘余應力集中于局部的結構。因而，在如上所述的鋁合金鑄件中，不能夠認為作為其高循環疲勞強度和熱疲勞強度代替特性的伸長率是足夠的，并且存在疲勞斷裂發生的可能性提高的問題。可能從車頂(top?deck)和氣缸蓋水套的應力集中部分，以及從燃燒室中閥間部位的高溫部分，發生這種疲勞斷裂。

本發明集中關注傳統鋁合金鑄件中的上述問題。本發明的目的是：提供鑄造用鋁合金，其具有優異的伸長率，作為熱疲勞強度和高循環疲勞強度的代替特性，并且適用于同時要求優異的高循環疲勞強度和優異的熱疲勞強度的鑄件，例如內燃機氣缸蓋；提供由所述鋁合金制成的鑄件；提供所述鑄件的制造方法；提供由所述鋁合金鑄件構成的內燃機氣缸蓋；以及提供通過所述鑄件制造方法制造的內燃機氣缸蓋。

發明內容

為實現上述目的，對合金成分、熱處理方法等進行了反復積極地研究，結果本發明的發明人發現，通過規定Si、Cu和Mg各自的含量，通過對所得合金鑄件進行T7處理，等等，可解決上述問題。以這種方式，本發明人完成了本發明。

具體而言，本發明是基于上述發現作出的。本發明的鑄造用鋁合金以質量比計包含4.0-7.0％的Si，0.5-2.0％的Cu，0.25-0.5％的Mg，不大于0.5％的Fe，不大于0.5％的Mn，并且還包括選自Na、Ca和Sr中含量各自為0.002-0.02％的至少一種成分，以及作為剩余部分的Al和不可避免的雜質。

另外，除上述從Si到Sr的成分以外，本發明的鑄造用鋁合金還包括選自Ti、B和Zr中的至少一種成分，它們的含量以質量比計各自為0.005-0.2％。

此外，本發明的鋁合金鑄件的特征在于該鋁合金鑄件由本發明的上述合金構成。另外，本發明的鋁合金鑄件的制造方法包括：對上述鋁合金鑄件進行T7處理，即固溶熱處理：鋁合金鑄件于500℃-550℃保溫2.0-8.0小時之后，快速冷卻鋁合金鑄件；以及對上述鋁合金鑄件進行時效處理：鋁合金鑄件于190℃-250℃保溫2.0-6.0小時之后，冷卻該鋁合金鑄件。

另外，本發明的內燃機氣缸蓋的特征在于該氣缸蓋由本發明的上述鋁合金鑄件構成，并且其特征還在于該氣缸蓋通過上述制造方法制造，換言之，經受上述T7處理。

根據本發明，由于將鑄造用鋁合金中所含的Si、Cu和Mg各自限定在特定的范圍內，等等，因而可提高由所述合金構成的鑄件的伸長率，并且可獲得同時具有優異的高循環疲勞強度和熱疲勞強度的鑄件，例如內燃機氣缸蓋。

附圖說明

圖1顯示根據鑄造用鋁合金收縮試驗的結果，Si含量和Cu含量對鑄造缺陷生成量的影響。

圖2顯示試驗片的高循環疲勞強度、斷裂伸長率和洛氏硬度B標(HRB)。

圖3顯示試驗片的高循環疲勞強度、斷裂伸長率和洛氏硬度B標(HRB)。

具體實施方式

以下將對本發明的鑄造用鋁合金和由該合金制成的鋁合金鑄件以及對例如合金成分和熱處理條件等進行限定的原因及其作用進行詳細說明。應當注意的是，在該說明中，“％”表示質量百分比，除非另作規定。

(1)Si含量：4.0-7.0％