活塞环铸铁合金及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种活塞环铸铁合金及其制造方法，所述铸铁合金化学成分重量比为：碳：3.0～3.4％；硅：2.0～2.4％；锰：0.7～1.0％；磷：0.25～0.35％；硫：0.04～0.07％；铬：0.30～0.50％；铜：0.40～0.60％；锑：0.015～0.025％；其余为铁和杂质。制造的时候，在铁水熔炼完毕之后、浇注以前，通过在铁水中加入锑元素，使得碳硅含量相应降低，得到的合金是亚共晶铸铁(即“碳+1/3硅”小于4.3％)，因此其弹性模量得到显著提升。

【技术实现步骤摘要】
活塞环铸铁合金及其制造方法
本专利技术涉及一种制造活塞环椭圆筒体(毛坯)的合金材料。
技术介绍
本申请的申请人以前申请了《由筒形椭圆毛坯制造活塞环的工艺》专利技术专利，它涉及的是毛坯形状、铸造工艺和割片。由于制造活塞环用毛坯原来为单片，现在为筒体再割片，形状发生重大变化，它的材料也要有相应的变化，随之而来的化学成分也要有大的变更，以保证其材料的机械性能满足要求。具体来说，接触过活塞环的都知道，它存在的最大的致命的质量问题是：断环，即还在使用安装时，容易出现活塞环的断裂问题，直接导致活塞环报废，严重影响产品声誉，也给用户带来很大的麻烦，对此各个活塞环制造厂家非常头疼，但是有难以解决。
技术实现思路
本专利技术的专利技术目的在于，提供一种活塞环铸铁合金及其制造方法，以得出一个最佳的、适合椭圆筒体毛坯的材料配方，克服断环问题。为实现上述目的，本专利技术提供一种活塞环铸铁合金，其特征在于，其化学成分重量比为：碳：3.0～3.4％；硅：2.0～2.4％；锰：0.7～1.0％；磷：0.25～0.35％；硫：0.04～0.07％；铬：0.30～0.50％；铜：0.40～0.60％；锑：0.015～0.025％；其余为铁和杂质。所述的活塞环铸铁合金属于亚共晶铸铁。所述的活塞环铸铁合金中，所述活塞环的筒体壁厚为5±0.5mm，则合金中的碳、硅、锰、铬、铜的重量百分比为3.3～3.4％、2.3～2.4％、0.8～1.0％、0.30～0.45％、0.40～0.50％。所述的活塞环铸铁合金中，所述活塞环的筒体壁厚为6±0.5mm，则合金中的碳、硅、锰、铬、铜的重量百分比为3.2～3.3％、2.2～2.3％、0.7～0.9％、0.40～0.50％、0.45～0.55％。所述的活塞环铸铁合金中，所述活塞环的筒体壁厚为7±0.5mm，则合金中的碳、硅、锰、铬、铜的重量百分比为3.0～3.2％、2.0～2.2％、0.7～0.8％、0.45～0.50％、0.50～0.60％。本专利技术还提供一种制造上述活塞环铸铁合金的方法，包括如下步骤：1.准备铸模；2.准备材料；3.将上述材料的铁水熔炼完毕，然后浇铸到铸模；其特征在于：在铁水熔炼完毕之后、浇注以前，在铁水中加入锑元素。所述的制造活塞环铸铁合金的方法中，铁水熔炼完毕时温度达到1520～1580℃之间。上述活塞环铸铁合金或者活塞环椭圆筒体的化学成分中，主要特点是加入了“梯”元素，以稳定增加金相当中的铁素体，提高材料的机械性能，减少铁素体的出现，使材料性能更加完美，其弹性模量可达11000Kg/mm2。具体实施方式本专利技术提供一种活塞环椭圆筒体毛坯的制造方法(主实施例)，其制备过程如下：1.首先使用型砂，借助椭圆筒体的铸模制造出铸模；2.准备材料：主料：铸造生铁、废钢、回炉料(前几炉熔炼的铁水形成的不合格毛坯或废料)；补充合金：增碳剂、硅铁、锰铁、磷铁、硫铁、电解铜、梯铁；3.将上述材料的铁水熔炼完毕(温度达到1520～1580℃之间，以1550℃为最佳)，然后浇铸到铸模，形成毛坯；其中，在铁水熔炼完毕之后、浇注以前，在铁水中加入锑元素(锑元素是以锑铁的形式，在铁水熔炼完毕倒入铁水包的时候加入铁水，也可以称为孕育加入)。得到的活塞环铸铁合金的化学成分重量比如下：碳：3.0～3.4％；硅：2.0～2.4％；锰：0.7～1.0％；磷：0.25～0.35％；硫：0.04～0.07％；铬：0.30～0.50％；铜：0.40～0.60％；锑：0.015～0.025％；其余为铁和杂质。上述活塞环铸铁合金的化学成分中，主要特点是加入了“梯”元素，以稳定增加金相当中的铁素体，提高材料的机械性能，减少铁素体的出现，使材料性能更加完美，其弹性模量可达11000Kg/mm2。现有的铸铁活塞环使用的材料都是过共晶化学成分的铸铁，其弹性模量一般在9500Kg/mm2左右；而采用本专利技术材料制造的活塞环铸铁合金，由于加入了“梯”元素，使得碳硅含量相应降低，并属于亚共晶铸铁(即“碳+1/3硅”小于4.3％)，因此其弹性模量得到显著提升。另外，通过实验检测发现，采用本专利技术方法生产的活塞环铸铁合金具有金相级别高、硬度均匀的优异性能，其硬度在HRB99—103，分布均匀的、细片状的A型石墨，少量的B型石墨不会大于10％，基体主要是细片状的珠光体组织，铁素体和渗碳体分布不会超过3％。磷共晶全部为分布均匀的断续网状的组织。申请人还发现，应当随着活塞环(椭圆)筒体的壁厚(T)的不同，而相应变化其化学成分的不同配比，可以获得最佳的机械性能，具体重量比如下表：上表中：硫、磷、锑的重量比不变，与主实施例中的重量比相同。从上表可知：筒体壁厚越大的时候，碳、硅的重量比应当越接近下限，锰、铬、铜的重量比应当越接近上限；筒体壁厚越小的时候，碳、硅的重量比应当越接近上限，锰、铬、铜的重量比应当越接近下限。注：关于亚共晶铸铁的标志碳硅当量：碳当量算式分别是CE％＝C％+1/3(Si+P)％或CE％＝C％+1/3Si％。CE％值高于4.26％为过共晶成分；CE％低于4.26％为亚共晶成分；CE％＝4.26％则为共晶成分。(C-代表碳元素。Si-代表硅元素。P-代表磷元素，因为含量很少一般忽略不计。CE-代表碳当量)。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种活塞环铸铁合金，其特征在于，其化学成分重量比为：碳：3.0～3.4％；硅：2.0～2.4％；锰：0.7～1.0％；磷：0.25～0.35％；硫：0.04～0.07％；铬：0.30～0.50％；铜：0.40～0.60％；锑：0.015～0.025％；其余为铁和杂质。

【技术特征摘要】
1.一种活塞环铸铁合金，其特征在于，其化学成分重量比为：碳：3.0～3.4％；硅：2.0～2.4％；锰：0.7～1.0％；磷：0.25～0.35％；硫：0.04～0.07％；铬：0.30～0.50％；铜：0.40～0.60％；锑：0.015～0.025％；其余为铁和杂质。2.根据权利要求1所述的活塞环铸铁合金，其特征在于，属于亚共晶铸铁。3.根据权利要求1所述的活塞环铸铁合金，其特征在于，所述活塞环的筒体壁厚为5±0.5mm，则合金中的碳、硅、锰、铬、铜的重量百分比为3.3～3.4％、2.3～2.4％、0.8～1.0％、0.30～0.45％、0.40～0.50％。4.根据权利要求1所述的活塞环铸铁合金，其特征在于，所述活塞环的筒体壁厚为6±0.5mm，则合金中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘祖松，冯兆红，丁来之，丁业武，
申请(专利权)人：山东恒圆精工部件股份有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37