适用于高输出功率的柴油发动机的气缸体的CGI铸铁及其制造方法技术

本发明专利技术涉及一种适用于高输出功率的柴油发动机的气缸体的CGI铸铁及其制造方法，更详细地说，涉及通过控制碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、铜(Cu)、锡(Sn)和镁(Mg)的量来制造，从而铸造性得到提高、而且具有稳定的抗拉强度和屈服强度、具有适当范围的硬度的CGI(Compacted Graphite Iron：蠕墨铸铁)铸铁及其制造方法。

【技术实现步骤摘要】
适用于高输出功率的柴油发动机的气缸体的CGI铸铁及其制造方法本申请是分案申请，其原申请的申请号为201080058709.7，申请日为2010年12月8日，专利技术名称为“CGI铸铁及其制造方法”。
本专利技术涉及铸铁及其制造方法，更详细地说，涉及通过控制添加到铁中的成分的含量，从而铸造性得到提高、而且具有稳定的抗拉强度和屈服强度的铸铁及其制造方法。根据本专利技术的铸铁属于可特别适用于高输出功率的柴油发动机的气缸体的过共晶(hypereutectic)CGI(compactedgraphiteiron：蠕墨铸铁)铸铁。
技术介绍
近年来，由于环保法规得到强化，因此减少从发动机排出的如Cox或NOx之类的环境污染物质的含量是必然的。在柴油发动机的情况下，为了减少上述如Cox或NOx之类的环境污染物质的排出量，需要提高发动机的爆发压力。如此，为了提高发动机的爆发压力，需要提高发动机的气缸体的强度。以往通常用于气缸体的材料为铸铁，但普通铸铁(commongradecastiron)通常为灰铸铁。灰铸铁由于在铸造时碳分离生成石墨而带灰色，因此其被称为灰铸铁。通常，铸铁根据基体中所包含的石墨的形态、大小、分布状态产生很大差异，通常被称为铸铁的灰铸铁的抗拉强度为约15kg/mm2～20kg/mm2左右。如上述那样的灰铸铁虽然具有优异的铸造性、减振能力、以及热导率，但是强度低，因此用作发动机的气缸体的材料是有限制的。作为改善了这样的灰铸铁的物性的铸铁，有球状石墨铸铁。球状石墨铸铁(sphericalgraphitecastiron)是使普通的铸铁(灰铸铁)组织中出现的石墨从原来的片状组织改变成球状组织而提高韧性的铸铁。这样的球状石墨铸铁也被称为球墨铸铁(nodularcastiron)或延性铸铁(ductilecastiron)。上述球状石墨铸铁在耐磨性、耐热性、耐蚀性等方面优异，与普通的灰铸铁相比，弹性系数大，布氏硬度达到200左右，切削性也优于具有相同硬度的普通铸铁。但是，在球状石墨铸铁的情况下，虽然具有气缸体所需的高强度，但是在制造复杂的形态时铸造性不足，并具有低的热导率，因此适用于复杂的形态的气缸体是有限的。因此，近年来，适用具有上述灰铸铁的优异的铸造性、减振能力和热导率、并且具有球状石墨铸铁的高强度和一定的拉伸率的CGI(compactedgraphiteiron：蠕墨铸铁)铸铁作为新一代气缸体材料。这样的CGI铸铁可通过在将球状石墨铸铁熔液盛装到盛铁桶(ladle)时，精确地控制镁(Mg)的含量来制造，所述球状石墨铸铁熔液是在熔炉中对球状石墨铸铁材料进行熔融而得到，所述盛铁桶是将熔化的原液转移到其他地方的器具。CGI铸铁中，为了确保稳定的机械物性(抗拉强度)，需要精确地控制熔融/盛装温度和镁量等，为此，必然需要精确的控制装置和作业人员的熟练度、使用杂质含量低的高级生铁等。尽管进行这种精确的控制，但还是存在如下等问题：由于镁含量、盛装位置、盛装温度、盛装速度等多种所需条件下所产生的误差，常常发生CGI铸铁的材质不良和铸造不良。
技术实现思路
技术课题本专利技术通过将碳(C)、硅(Si)、锰(Mn)、铜(Cu)、锡(Sn)和镁(Mg)的含量控制在产生稳定的物性以及不会发生铸造不良的范围内，从而提供抗拉强度(TensileStrength)和屈服强度(YieldStrength)分别调节在500MPa～600MPa、350MPa～450MPa范围内的铸铁。本专利技术的目的在于，通过精确地控制镁(Mg)的量，从而提供具有稳定的物性和组织的铸铁。特别是，本专利技术的目的在于，提供还可适用于高输出功率高马力柴油发动机的气缸体的铸铁。本专利技术的目的还在于，通过具有稳定的抗拉强度和屈服强度且具有适当的硬度(Hardness)，从而确立能够制造可适用于高输出功率高马力柴油发动机的气缸体的铸铁的化学组成和制造方法。解决课题手段本专利技术提供一种铸铁，其相对于全部重量包含3.65重量％～3.75重量％的碳(C)、2.0重量％～2.25重量％的硅(Si)、0.3重量％～0.6重量％的锰(Mn)、1.2重量％～1.4重量％的铜(Cu)、0.07重量％～0.10重量％的锡(Sn)、0.008重量％～0.018重量％的镁(Mg)、0.04重量％以下的磷(P)、0.02重量％以下的硫(S)和剩余量的铁(Fe)。根据本专利技术的一例，上述铸铁的抗拉强度(TensileStrength)为500MPa～600MPa的范围。此外，根据本专利技术的另一例，上述铸铁的屈服强度(YieldStrength)为350MPa～450MPa的范围。另一方面，上述铸铁的布氏硬度值(BHW)在255～280的范围内。根据本专利技术的一例，使上述铸铁的碳当量(CE:CarbonEquivalent)在4.35～4.5的范围内。根据本专利技术的一例，由上述碳形成的石墨的球化(Nodularity)率可以为5％～20％左右。本专利技术提供一种铸铁的制造方法，其包括：制造铸铁原液的步骤，在熔炉中，对如下铸铁材料进行熔融，制造熔融的铸铁原液，所述铸铁材料相对于全部重量包含3.65重量％～3.75重量％的碳(C)、2.0重量％～2.25重量％的硅(Si)、0.3重量％～0.6重量％的锰(Mn)、0.04重量％以下的磷(P)、0.02重量％以下的硫(S)和剩余量的铁(Fe)；在用于盛装上述熔炉中熔融的铸铁原液的容器、即盛铁桶(ladle)内，放入1.2重量％～1.4重量％的铜(Cu)、0.07重量％～0.10重量％的锡(Sn)和0.008重量％～0.018重量％的镁(Mg)的步骤；制造铸铁熔液的步骤，将上述制造的铸铁原液盛装到上述放入有1.2重量％～1.4重量％的铜(Cu)、0.07重量％～0.10重量％的锡(Sn)和0.008重量％～0.018重量％的镁(Mg)的盛铁桶内，制造铸铁熔液；确定要增加的镁量的步骤，掌握上述盛装在盛铁桶内的铸铁熔液中所包含的镁含量，确定要增加的镁量；添加镁的步骤，将上述所确定的要增加的量的镁添加到盛装在上述盛铁桶内的铸铁熔液中；以及将上述添加有镁的铸铁熔液注入到模具中的步骤。本专利技术中，在用于盛装熔炉中熔融的铸铁原液的容器、即盛铁桶内，放入规定量的镁(Mg)，适量的铜(Cu)和锡(Sn)，然后将铸铁原液盛装到盛铁桶内，使石墨晶化，以形成稳定的CGI，而得到具有稳定的机械特性的CGI铸铁。根据本专利技术的一例，调节上述铸铁原液中的碳当量(CE:CarbonEquivalent)，以使其为4.35～4.5左右。此外，根据本专利技术的一例，调节上述铸铁原液的盛装温度，以使其为1520±10℃。根据本专利技术的一例，在上述添加镁的步骤中，可以利用丝(wire)状镁孕育剂，对镁进行孕育。在根据本专利技术的铸铁的情况下，可通过铸铁熔液中所包含的镁的含量来预计铸铁中所包含的石墨的球化率，可以估计根据上述球化率的强度的范围。本专利技术中，镁的含量可根据所需强度的不同而不同，为了适用于高输出功率柴油发动机的气缸体，使其含量为0.008重量％～0.018重量％。专利技术效果根据本专利技术，通过精确地控制镁(Mg)的量，并控制铜(Cu)和锡(Sn)的量，从而可以提供具有500MPa～600MPa范围的抗拉强度、350MPa～450本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于高输出功率的柴油发动机的气缸体的CGI铸铁，其相对于全部重量包含3.65重量％～3.75重量％的碳(C)、2.0重量％～2.25重量％的硅(Si)、0.3重量％～0.6重量％的锰(Mn)、1.2重量％～1.4重量％的铜(Cu)、0.07重量％～0.10重量％的锡(Sn)、0.008重量％～0.018重量％的镁(Mg)、0.04重量％以下的磷(P)、0.02重量％以下的硫(S)和剩余量的铁(Fe)，屈服强度(Yield Strength)为350MPa～450MPa，石墨的球化(Nodularity)率为5％～20％。

【技术特征摘要】
2009.12.22 KR 10-2009-01288171.一种适用于高输出功率的柴油发动机的气缸体的CGI铸铁，其是通过包括以下步骤的方法得到的CGI铸铁：制造铸铁原液的步骤：将包含相对于全部重量的3.65重量％～3.75重量％的碳、2.0重量％～2.25重量％的硅、0.3重量％～0.6重量％的锰、和0.04重量％以下的磷、0.02重量％以下的硫和剩余量的铁的铸铁原液盛装到放入有1.2重量％～1.4重量％的铜、0.07重量％～0.10重量％的锡和0.008重量％～0.018重量％的镁的盛铁桶内制造铸铁熔液，确定要...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁植，沈东燮，
申请(专利权)人：斗山英维高株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR