本发明专利技术涉及高强度片状石墨铸铁的制备方法和使用此方法制备的片状石墨铸铁，以及包含上述铸铁的发动机机体，更详细地为，涉及通过将铸铁内包含的锰(Mn)和微量的锶(Sr)的含量比控制在特定范围内，以得到石墨形状均匀、冷硬(Chill)形成可能性低，抗张强度为350MPa以上的高强度、且加工性和流动性优异的片状石墨铸铁及其制备方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高强度片状石墨铸铁及其制备方法和包含所述铸铁的内燃机用发动机机体
本专利技术涉及高强度片状石墨铸铁及其制备方法和包含所述铸铁的内燃机用发动机，更详细地为，涉及通过将铸铁内包含的锰(Mn)对于微量的锶(Sr)的含量比控制在特定范围内，以得到石墨形状均匀、冷硬(Chill)形成可能性低，抗张强度为350MPa以上的高强度、且加工性和流动性优异的片状石墨铸铁及其制备方法。
技术介绍
最近全世界性地越来越强化环境规制，因此必须需要减少发动机动排出的废气中的环境污染物质的含量，为了解决此问题需要提高发动机的爆发压力来提升燃烧温度。以此，提高发动机的爆发压力时，为了能承受爆发压力，要提高构成发动机的发动机气缸体和气缸盖的强度。目前作为发动机气缸体和气缸盖的材料而使用的材料是添加铬(Cr)，铜(Cu)，锡(Sn)等的铁合金的片状石墨铸铁。此片状石墨铸铁的热导率、震动衰减性能优异，并且由于添加了微量的铁合金，其冷硬(Chill)化可能性低且铸造性也优异。但是其抗张强度是150～250MPa程度，因此其使用为爆发压力需要超过180bar的发动机气缸体和气缸盖的用途时，使用会受到限制。另外，能承受超过180bar爆发压力的发动机气缸体和气缸盖需要抗张强度为300MPa程度的高强化。为此，要附加地添加铜(Cu)，锡(Sn)等珠光体稳定化元素或铬(Cr)，钼(Mo)等碳化物生成促进元素，但添加这种铁合金会潜在地内涵有冷硬(Chill)化倾向，因此可能会加重具有复杂形状的发动机气缸体和气缸盖的薄壁部上发生的冷硬(Chill)。用于高强化片状石墨铸铁的现有技术为，将添加在铸铁熔融金属的锰(Mn)对于硫磺(S)的用量比(即Mn/S)控制为特定比例以形成MnS硫化物。此时形成的Mn/S硫化物可作用为促进石墨核生成且减少由添加铁合金引起的冷硬(Chill)化，但上述方法只能适用在锰(Mn)含量为1.1％～3.0％程度的高锰铸铁熔融金属中。锰(Mn)可以促进珠光体组织，可使珠光体组织内渗碳体间隔变得致密以强化矩阵组织，在添加大量的锰(Mn)的情况下，其会稳定碳化物而妨碍石墨生长，但若不把Mn/S比控制在特定范围内，反而因高含量的锰，会促进冷硬(Chill)化而流动性会减少。由此，适用为具有复杂结构的发动机气缸体和气缸盖的材质会有一定限制。最近，具有片状石墨铸铁的优异可铸性，震动衰减性能和热导率的同时满足350Mpa以上的高抗张强度的CGI(compactedgraphiteiron)铸铁被适用为爆发压高的发动机气缸体和气缸盖的材料。为了制备抗张强度350MPa以上的CGI铸铁，需要使用磺(S)和磷(P)等杂质含量低的高级生铁和熔解材料，而且要精确控制石墨具体化元素镁(Mg)。但对于镁(Mg)的控制很难，并且，其对出炉温度、出炉速度等熔解和铸造条件变化非常敏感，因此发生CGI铸铁的材质不良和铸造不良的可能性很高，具有制造成本上升的问题。并且，CGI铸铁相对于片状石墨铸铁加工性差，利用CGI铸铁制造发动机气缸体和气缸盖的时候，无法在现有片状石墨铸铁专用加工线上加工，而必须要变更为CGI铸铁专用加工线。由此，具有会发生巨额的设备投资费用的问题。
技术实现思路
技术问题本专利技术是为了解决上述问题而提出的，其目的是提供片状石墨铸铁及其制备方法，其通过将铸铁内包含的锰(Mn)对于微量的锶(Sr)的含量比控制在特定范围，而获得即使添加大量锰(Mn)，也不会有冷硬(Chill)的增加而能确保抗张强度350MPa以上的高强度，且同时具有跟现有技术相等的加工性和流动性的片状石墨铸铁。并且，本专利技术的目的在于通过精密控制锰(Mn)对于锶(Sr)的使用比而提供具有稳定物质特性和组织的铸铁，尤其是，其目的在于提供可适用于形状复杂的内燃机用发动机机体(优选为中大型发动机气缸体和/或中大型发动机气缸盖)的片状石墨铸铁。用于解决问题的手段本专利技术提供片状石墨铸铁(优选中大型发动机气缸体和气缸盖用片状石墨铸铁)，其特征在于，其包含：相对于全部重量％，碳(C)3.0％～3.2％，硅(Si)2.0％～2.3％，锰(Mn)1.3％～1.6％，硫磺(S)0.1％～0.13％，磷(P)0.06％以下，铜(Cu)0.6％～0.8％，钼(Mo)0.25％～0.35％，锶(Sr)0.003％～0.006％以及满足100％的余量的铁(Fe)，其具有上述锰(Mn)含量对于上述锶(Sr)含量的比(Mn/Sr)为216～515范围的化学组成。根据本专利技术一优选实施例，上述片状石墨铸铁的碳当量(CE:CarbonEquivalent)以CE＝％C+％Si/3的方法计算时，其值为3.7～4.0范围。并且，根据本专利技术另一优选实施例，上述片状石墨铸铁的抗张强度(Tensilestrength)可以为355MPa～375MPa范围，布氏硬度值(BHW)可以为245～279范围。另外，根据本专利技术一优选实施例，上述片状石墨铸铁的楔子试验片的冷硬(Chill)深度可以为3mm以下。另外，上述片状石墨铸铁在流动度试验片的螺旋长度可以为730mm以上。同时，本专利技术提供上述高强度片状石墨铸铁的制备方法。更具体为，上述制备方法构成为包括如下步骤：(i)制备铸铁熔融金属，所述铸铁熔融金属包含：相对于全部重量％，碳(C)3.0％～3.2％，硅(Si)2.1％～2.3％，锰(Mn)1.3％～1.6％，硫磺(S)0.1％～0.13％，磷(P)0.06％以下，铜(Cu)0.6％～0.8％，钼(Mo)0.25％～0.35％和余量的铁(Fe)；(ii)向上述熔融的铸铁熔融金属添加锶(Sr)，使上述锰(Mn)含量对于上述锶(Sr)含量的比(Mn/Sr)调节为216～515范围；(iii)将上述铸铁熔融金属出炉到钢水包，并注入到已准备的铸型中。在此，相对于铸铁熔融金属全部重量％，上述锶(Sr)的添加量优选为0.003％～0.006％范围。根据本专利技术的一优选实施例，上述步骤(i)的铸铁熔融金属通过向如下的铸铁材料在熔炉中熔融而形成的铸铁熔融金属内添加0.6％～0.8％的铜(Cu)和0.25％～0.35％的钼(Mo)来制造，其中，该铸铁材料包含：相对于全部重量％，碳(C)3.0％～3.2％，2.0％～2.3％硅(Si)，锰(Mn)1.3％～1.6％，硫磺(S)0.1％～0.13％，磷(P)0.06％以下和余量的铁(Fe)。另外，根据本专利技术一实施例，上述步骤(iii)中优选一次以上添加的Fe-Si系孕育剂。更具体为，在铸铁熔融金属出炉到钢水包时、在向已准备的铸型注入熔融金属时、或在此全部阶段中，可添加上述Fe-Si系孕育剂。进一步，本专利技术提供内燃机用发动机机体，其特征在于，其具有由如上述片状石墨铸铁作为材料构成的发动机气缸体、气缸盖或上述全部。在此，上述发动机气缸体或气缸盖包括断面厚度为5mm～10mm的薄壁部和厚度为超过30mm的厚壁部，构成上述薄壁部的石墨形态可以为A+D型。并且，上述发动机机体的爆发压力可超过220bar。根据本专利技术，基于锰(Mn)对于锶(Sr)的添加量的比(Mn/Sr)，其抗张强度、冷硬(chill)深度以及流动度会不同，为了适用于形状复杂并同时具有厚壁部和薄壁部的高强度发动机气缸体和气缸盖，使Mn/Sr比为216～5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种片状石墨铸铁，其特征在于，所述片状石墨铸铁包含：相对于全部重量％，碳(C)3.0％～3.2％，硅(Si)2.0％～2.3％，锰(Mn)1.3％～1.6％，硫磺(S)0.1％～0.13％，磷(P)0.06％以下，铜(Cu)0.6％～0.8％，钼(Mo)0.25％～0.35％，锶(Sr)0.003％～0.006％以及满足100％的余量的铁(Fe)，所述片状石墨铸铁具有上述锰(Mn)含量对于上述锶(Sr)含量的比(Mn/Sr)为216～515范围的化学组成。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.01.23 KR 10-2013-00073671.一种片状石墨铸铁，其特征在于，所述片状石墨铸铁包含：相对于全部重量％，碳(C)3.0％～3.2％，硅(Si)2.0％～2.3％，锰(Mn)1.3％～1.6％，硫磺(S)0.1％～0.13％，磷(P)0.06％以下，铜(Cu)0.6％～0.8％，钼(Mo)0.25％～0.35％，锶(Sr)0.003％～0.006％以及满足100％的余量的铁(Fe)，所述片状石墨铸铁具有上述锰(Mn)含量对于上述锶(Sr)含量的比(Mn/Sr)为216～515范围的化学组成，所述片状石墨铸铁的碳当量为3.7～4.0范围。2.如权利要求1所述的片状石墨铸铁，其特征在于，所述片状石墨铸铁具有上述锰(Mn)含量对于上述锶(Sr)含量的比(Mn/Sr)为299～451范围的化学组成。3.如权利要求1所述的片状石墨铸铁，其特征在于，所述片状石墨铸铁的抗张强度为355MPa～375MPa。4.如权利要求1所述的片状石墨铸铁，其特征在于，所述片状石墨铸铁的布氏硬度值为245～279范围。5.如权利要求1所述的片状石墨铸铁，其特征在于，所述片状石墨铸铁的楔子试验片的冷硬深度为3mm以下。6.如权利要求1所述的片状石墨铸铁，其特征在于，所述片状石墨铸铁的流动度试验片的螺旋长度为730mm以上。7.一种内燃机用发动机机体，其特征在于，所述内燃机用发动机机体具有由权利要求1所述的片状石墨铸铁作为材料而构成的发动机气缸体、发动机气缸盖或上述全部。8.如权利要求7所述的内燃机用发动机机体，其特征在于，所述发动机气缸体或气缸盖包括截面厚度为5mm～10mm范围的薄壁部和厚度超过30mm的厚壁部，构成上述薄壁部的石墨形态为A+D型。9.如权利要求7所述的内燃机用发动机机体，...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑玑焕，梁植，黄载亨，朱泳奎，郑钟权，李艺妮瑟，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
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