[發明專利]蠕墨鑄鐵及活塞環及制備方法及其應用

在審

• 申請號: 202010134014.8
• 申請日: 2020-03-02
• 公開（公告）號: CN113337777A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 喻光遠;徐小輝;吳凱
• 申請（專利權）人: 常州中車柴油機零部件有限公司;中車戚墅堰機車車輛工藝研究所有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08;C21C1/10
• 代理公司: 常州易瑞智新專利代理事務所(普通合伙) 32338
• 代理人: 徐琳淞

本發明公開了蠕墨鑄鐵及活塞環及制備方法及其應用，其中蠕墨鑄鐵各組分及其相對于所述蠕墨鑄鐵總重的重量百分比為：C 3.3％～3.9％、Si 1.6％～2.0％、Mn 0.5％～1.0％、P＜0.03％、S 0.008％～0.015％、Cu 1.0％～2.0％、Mo 0.4％～0.9％、Sn 0.1％～0.25％、Re≤0.03％、Mg 0.008％～0.015％，余量為鐵和不可避免的雜質。本發明的蠕墨鑄鐵選用常規合金元素，通過合理控制元素配比，保證了基體組織中的珠光體含量，提高蠕墨鑄鐵的力學性能，使材料蠕化率穩定地達到70％及以上，從而使得本發明的蠕墨鑄鐵達到甚至超過國外先進技術標準。

技術領域

本發明涉及一種機器零部件材料，尤其涉及一種高性能的蠕墨鑄鐵，以及該蠕墨鑄鐵的制備方法，以及采用這種蠕墨鑄鐵的活塞環和該蠕墨鑄鐵在內燃機車柴油機零部件的應用。

背景技術

內燃機車柴油機的工作穩定性及其技術經濟特性取決于其零部件的性能，在很大程度上又取決于活塞環的工作性能，發展至今，活塞環本體材料基本選用的都是石墨型鑄鐵材料。由于石墨型鑄鐵材料中的石墨具有特殊的工作性能，它會形成保護性潤滑層，該保護層能夠防止發動機汽缸組件發生粘性磨損現象，因此合金灰鑄鐵、球墨鑄鐵、蠕墨鑄鐵是當前國內外運輸用發動機活塞環的主要材料。

由于大缸徑活塞環需要高強度、高彈性、高韌性、高耐磨性、高疲勞性等綜合要求，現有的合金灰鑄鐵和球墨鑄鐵已經無法滿足要求。

蠕墨鑄鐵是介于合金灰鑄鐵和球墨鑄鐵鑄鐵之間的一種優良的工程材料，但由于其生產難度大，技術要求高一直未形成活塞環的主打材料。目前，蠕鐵活塞環主要由國外的GOETZE公司、MAN公司、WARTSILA公司等3家公司壟斷，其活塞環材料雖然大都是蠕墨鑄鐵，但成分及性能要求各不相同，其材料及制造工藝也處于保密狀態。目前，可查到的三家公司的材料性能要求見下表。

從上表可知，其性能還有待提升。

國內也有相關的關于蠕墨鑄鐵的相關專利申請，但性能和可操作性上還有改善。

發明內容

本發明的目的是解決現有技術存在的問題，提供一種高性能的蠕墨鑄鐵，以及該蠕墨鑄鐵的制備方法，以及采用這種蠕墨鑄鐵的活塞環和該蠕墨鑄鐵在內燃機車柴油機零部件的應用。

實現本發明目的的技術方案有四個方面：

首先，本發明提供一種蠕墨鑄鐵，各組分及其相對于所述蠕墨鑄鐵總重的重量百分比為：C3.3％～3.9％、Si1.6％～2.0％、Mn0.5％～1.0％、P＜0.03％、S0.008％～0.015％、Cu1.0％～2.0％、Mo0.4％～0.9％、Sn0.1％～0.25％、Re≤0.03％、Mg0.008％～0.015％，余量為鐵和不可避免的雜質。

進一步的，所述蠕墨鑄鐵為鑄態，基體金相組織包括珠光體、石墨、鐵素體和硬相，其中珠光體含量≥90％。

進一步的，所述蠕墨鑄鐵的基體金相組織中石墨的形態以蠕蟲狀的Ⅲ型石墨為主，其余石墨選自Ⅳ型石墨、Ⅴ型石墨、Ⅵ型石墨中的一種或其組合，其中Ⅲ形石墨的數量在石墨總量中的占比≥70％。

進一步的，所述C的重量百分比為3.61％～3.8％；所述Si的重量百分比為1.7％～1.9％。

進一步的，其布氏硬度HB為220～370。

第二，本發明提供一種蠕墨鑄鐵的制備方法，包括以下步驟：

配制爐料并熔煉：按蠕墨鑄鐵的化學成分稱取所需量的生鐵、廢鋼、錳鐵、硅鐵、鉬鐵、電解銅及錫；在爐中熔煉成鐵水；

蠕化孕育：在鐵水包內加入蠕化劑和孕育劑，將所述鐵水分一部分沖入鐵水包進行蠕化孕育反應；再加入孕育劑，將剩余的鐵水沖入鐵水包；