[發明專利]一種氣缸套用鑄鐵材料、氣缸套及其制備方法

有效

• 申請號: 201910164598.0
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN109706381B
• 公開（公告）日: 2020-02-14
• 發明（設計）人: 熊毅;岳赟;姚懷;周甜;路妍;陳艷娜;賀甜甜;曹偉;張凌峰;任鳳章;秦小才;高廣東;劉治軍
• 申請（專利權）人: 河南科技大學
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08;C21C1/08;C21D1/26;C21D5/00;C21D9/00;B22D13/04
• 代理公司: 41119 鄭州睿信知識產權代理有限公司
• 代理人: 張兵兵

本發明屬于發動機氣缸套技術領域，具體涉及一種氣缸套用鑄鐵材料、氣缸套及其制備方法。本發明的氣缸套用鑄鐵材料由如下重量百分比的元素組成：C：2.7～3.2％，Si：1.8～2.3％，Mn：2.0～2.5％，Mo：0.1～0.3％，Nb：0.1～0.3％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，余量為Fe。本發明的氣缸套用鑄鐵材料僅添加少量的貴重元素Mo、Nb，兩者添加總重量不超過0.5％，合金種類較少，含量較低。由本發明的氣缸套用鑄鐵材料制成的氣缸套的室溫抗拉強度高達470MPa左右，遠高于現有珠光體基灰鑄鐵氣缸套的強度水平。

技術領域

本發明屬于發動機氣缸套技術領域，具體涉及一種氣缸套用鑄鐵材料、氣缸套及其制備方法。

背景技術

隨著科技的飛速發展和日益嚴格的排放要求，發動機產品的更新換代也隨之加快步伐，作為發動機的核心零部件之一的氣缸套的服役條件也日趨苛刻、惡劣。因此，為了提高氣缸套的使用壽命，同時滿足高標準排放的要求，氣缸套產品通常需加入大量的合金元素以提高其力學性能，延長其使用壽命。如現有技術中授權公告號為CN100510365C的中國發明專利文件中公開了一種多元合金化鑄態貝氏體灰鑄鐵氣缸套。其中多元合金化鑄態貝氏體灰鑄鐵的化學組分按重量百分比計如下：碳：3.0～3.4％，硅：2.2～2.6％，錳：0.6～1.0％，0<磷≤0.1％，0<硫≤0.1％，銅：0.6～1.0％，鉬：0.2～0.5％，鉻：0.1～0.3％，鈮：0.05～0.12％，釩：0.05～0.2％，鈦：0.07～0.15％，余量為鐵。通過加入多種優化合金，使得氣缸套的耐磨性得到提高，但是貝氏體基體的高溫力學性能較差，使氣缸套無法在高溫環境下長時間運行，限制了其使用范圍。

同時，伴隨著大量合金元素的加入，氣缸套的生產成本也日益提高，阻礙了氣缸套產品的生產與應用。在各種鑄鐵基體組織中，珠光體組織以其較高的使用溫度，良好的力學性能，大大延長了氣缸套的使用壽命，使珠光體基灰鑄鐵受到國內外眾多汽車企業越來越廣泛的關注。如公布號為CN105734397A的中國發明專利申請文件中公開了一種高強度灰鑄鐵材料及其熔煉澆鑄工藝，該灰鑄鐵材料中由以下質量百分比的元素組成：碳3.05～3.2％，硅1.85～2.05％，磷≤0.05％，硫0.08～0.12％，錳0.75～0.95％，銅0.5～0.9％，鉬0.55～0.80％，鉻0.3～0.4％，鎳0.2～0.4％，錫0.04～0.06％，余量為鐵和不可避免的雜質。上述灰鑄鐵材料中珠光體含量較高，其抗拉強度在400MPa左右，但其中貴重合金元素如鉬、鎳、錫等含量較高，導致生產成本較高。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種合金元素含量較低且抗拉強度和硬度較高的氣缸套用鑄鐵材料。

本發明的第二個目的在于提供一種由上述氣缸套用鑄鐵材料制得的氣缸套，該氣缸套具有較優的力學性能。

本發明的第三個目的在于提供一種上述氣缸套的制備方法，該方法簡單。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種氣缸套用鑄鐵材料，由如下重量百分比的元素組成：C：2.7～3.2％，Si：1.8～2.3％，Mn：2.0～2.5％，Mo：0.1～0.3％，Nb：0.1～0.3％，P：≤0.1％，S：≤0.1％，余量為Fe。

本發明的氣缸套用鑄鐵材料中主要為珠光體組織。

其中各元素的作用為：