高强度灰铸铁制造技术

本发明专利技术涉及高强度灰铸铁。本文公开了具有高强度和减少的铸造缺陷的灰铸铁。所述高强度灰铸铁可以包括：量为约3.10至3.50重量％的碳(C)、量为约2.10至2.40重量％的硅(Si)、量为约0.50至0.80重量％的锰(Mn)、量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的磷(P)、量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的硫(S)、量为约0.25至0.45重量％的铬(Cr)、量为约1.00至1.40重量％的铜(Cu)、量小于或等于约0.20重量％(不包括0％)的镍(Ni)，和余量的铁(Fe)，所有的重量％以灰铸铁的总重量计。特别地，灰铸铁可以包括由等式1计算的约3.95至4.1％的碳当量(CEQ)。

High Strength Gray Cast Iron

The present invention relates to high strength gray iron. Grey cast iron with high strength and reduced casting defects is disclosed in this paper. The high strength gray cast iron can include carbon (C) of about 3.10 to 3.50 wt%, silicon (Si) of about 2.10 to 2.40 wt%, manganese (Mn) of about 0.50 to 0.80 wt%, phosphorus (P) of less than or equal to about 0.10 wt% (excluding 0%), sulfur (excluding 0%) of less than or equal to about 0.10 wt% (excluding 0%), chromium (Cr) of about 0.25 to 0.45 wt%, and chromium (Cr) of about 1.00 to 1.40 wt%. Copper (Cu), nickel (Ni) and iron (Fe) of weight% are less than or equal to about 0.20 weight% (excluding 0%) and all weight% is the total weight of gray cast iron. In particular, grey cast iron may include about 3.95 to 4.1% carbon equivalent (CEQ) calculated by equation 1.

【技术实现步骤摘要】
高强度灰铸铁
本专利技术涉及灰铸铁。特别地，所述灰铸铁可具有高强度和减少的铸造缺陷。
技术介绍
灰铸铁是一种广泛用于车辆内燃机的组件的材料，因为其相对便宜并具有高性能。由于物理性能(例如拉伸强度和疲劳强度)，成本和生产率(例如使用材料的机械加工性)之间的相互关系，灰铸铁与各种元素以适当的比例组合使用。由于传统的250MPa通用灰铸铁FC250具有相对高的碳当量而导致石墨的过度生长，所以其难以具有高强度。因此，近年来，已经提出并使用高强度灰铸铁，所述高强度灰铸铁通过降低灰铸铁的碳当量以精炼石墨并向灰铸铁中加入合金元素例如Cu以精炼珠光体从而具有增加的强度。然而，该灰铸铁由于低碳当量而在铸造后急剧凝固，因此存在由于排出气体不良而导致铸造缺陷多的问题。另外，在通用灰铸铁如CGI400中，灰铸铁的增强高强度通过部分石墨的球化来实现。然而，该灰铸铁存在由于铁素体结构的增加而使机械加工性变差，以及由于部分石墨的球化而导致传热率降低，从而导致热疲劳寿命降低的问题。
技术实现思路
在优选的方面，本专利技术通过最佳调节灰铸铁的合金元素含量并控制灰铸铁的碳当量来提供具有高强度和减少的铸造缺陷的高强度灰铸铁。在一个方面，本专利技术提供灰铸铁，其可以包括：量为约3.10至3.50重量％的碳(C)、量为约2.10至2.40重量％的硅(Si)、量为约0.50至0.80重量％的锰(Mn)、量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的磷(P)、量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的硫(S)、量为约0.25至0.45重量％的铬(Cr)、量为约1.00至1.40重量％的铜(Cu)、量小于或等于约0.20重量％(不包括0％)的镍(Ni)，和余量的铁(Fe)。所有的重量％以灰铸铁的总重量计。其中，灰铸铁具有3.95至4.1％的碳当量(CEQ)，由以下等式1计算：[等式1]碳当量(CEQ)＝C+1/3(Si+P)。在等式1中，C、Si和P中的每一者表示元素含量(重量％)。灰铸铁可进一步包含量小于或等于约0.10重量％的钼(Mo)。灰铸铁可以基本上由本文所述的组分组成，由基本上本文所述的组分组成或者由本文所述的组分组成。例如，灰铸铁可以基本上由以下组分组成，由基本上以下组分组成，或者由以下组分组成：量为约3.10至3.50重量％的碳(C)；量为约2.10至2.40重量％的硅(Si)；量为约0.50至0.80重量％的锰(Mn)；量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的磷(P)；量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的硫(S)；量为约0.25至0.45重量％的铬(Cr)；量为约1.00至1.40重量％的铜(Cu)；量小于或等于约0.20重量％(不包括0％)的镍(Ni)；和余量的铁(Fe)。此外，灰铸铁可以基本上由以下组分组成，由基本上以下组分组成，或者由以下组分组成：量为约3.10至3.50重量％的碳(C)；量为约2.10至2.40重量％的硅(Si)；量为约0.50至0.80重量％的锰(Mn)；量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的磷(P)；量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的硫(S)；量为约0.25至0.45重量％的铬(Cr)；量为约1.00至1.40重量％的铜(Cu)；量小于或等于约0.20重量％(不包括0％)的镍(Ni)；量小于或等于约0.10重量％的钼(Mo)；和余量的铁(Fe)。灰铸铁可具有约1175至1185℃的凝固温度。灰铸铁可以由珠光体和铁素体形成，并且可以具有小于约1％的铁素体分数。灰铸铁可具有大于或等于约300MPa的拉伸强度。灰铸铁可具有约200至260HB的硬度。灰铸铁可具有大于或等于约45W/mK的热导率。碳化铬可以从灰铸铁中析出。碳化铬可以以灰铸铁的约1至2％的比例析出。本专利技术进一步提供可以包括如本文所述的灰铸铁的车辆部件。车辆部件可以合适地是发动机或车辆的其他组件。本专利技术还提供包括本文所述的车辆部件的车辆。根据本申请，通过控制灰铸铁的碳当量，铸造期间浇注温度和钢水凝固温度之间的差异可以增加，并且与现有技术中传统的灰铸铁相比可以降低钢水的凝固温度。因此，通过在钢水凝固时提供足够的排出气体时间，可以抑制铸造缺陷。此外，通过控制合金元素例如Cr和Cu的量，灰铸铁可以具有大于300MPa的拉伸强度。附图说明通过随后结合附图所呈现的详细描述将会更清楚地理解本专利技术的上述和其它目的、特征以及优点，在这些附图中：图1是表示凝固温度随着碳当量变化的Fe-C相图；和图2A和图2B是表示对比实施例1(图2A)和实施例(图2B)的精细结构的SEM照片，其中图像放大200倍显示，在对比实施例1中不含碳化铬，在实施例中包含1-2％的碳化铬。具体实施方式本文所使用的术语是为了描述特定实施方案的目的，并不旨在限制。除非上下文中另有明确说明，如本文所使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。应当进一步了解，当在本说明书中使用术语“包含”、“包括”、“具有”等指定所述特征、区域、整数、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但不排除一种或多种其他特征、区域、整数、步骤、操作、元素、组件和/或其组合的存在或添加。应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。此外，除非特别指出或明显区别于上下文，本文中所用的术语“约”理解为在本领域内的普通公差的范围内，例如均值的2个标准偏差内。“约”可以理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％内。除非上下文明确说明，本文所提供的所有数值通过术语“约”进行修改。除非另外定义，否则本文中使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本专利技术所属领域的技术人员通常理解的相同的含义。将进一步理解的是，诸如在通用字典中定义的那些术语应该被解释为具有与其在相关技术和本公开内容中的含义一致的含义，并且不会被理解为理想化或过于正式的意义，除非在此明确地如此定义。本专利技术的示例性实施方案将参照附图在下文更详细地进行描述。然而，本专利技术可以以不同的形式具体表达，且不应被解释为局限于本文所述的实施方案。相反，提供这些实施方案，使得本公开为透彻和完整的，并将本专利技术的范围完全传达给本领域技术人员。本专利技术的实施方案涉及用于车辆内燃机组件的高强度灰铸铁。灰铸铁可具有高强度并防止铸造缺陷。在一个方面，灰铸铁可以包括：量为约3.10至3.50重量％的碳(C)、量为约2.10至2.40重量％的硅(Si)、量为约0.50至0.80重量％的锰(Mn)、量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的磷(P)、量小于或等于约0.10重量％(不包括0％)的硫(S)、量为约0.25至0.45重量％的铬(Cr)、量为约1.00至1.40重量％的铜(Cu)、量小于或等于约0.20重量％(不包括0％)的镍(Ni)，和余量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种灰铸铁，其包含：量为3.10重量％至3.50重量％的碳(C)，量为2.10重量％至2.40重量％的硅(Si)，量为0.50重量％至0.80重量％的锰(Mn)，量小于或等于0.10重量％且不包括0重量％的磷(P)，量小于或等于0.10重量％且不包括0重量％的硫(S)，量为0.25重量％至0.45重量％的铬(Cr)，量为1.00重量％至1.40重量％的铜(Cu)，量小于或等于0.20重量％且不包括0重量％的镍(Ni)，以及余量的铁(Fe)，所有的重量％以灰铸铁的总重量计，其中，所述灰铸铁具有由以下等式1计算的3.95％至4.1％的碳当量：等式1碳当量＝C+1/3(Si+P)，其中，等式1中的C、Si和P的每一者表示以重量％计的元素含量。

【技术特征摘要】
2017.12.08 KR 10-2017-01687021.一种灰铸铁，其包含：量为3.10重量％至3.50重量％的碳(C)，量为2.10重量％至2.40重量％的硅(Si)，量为0.50重量％至0.80重量％的锰(Mn)，量小于或等于0.10重量％且不包括0重量％的磷(P)，量小于或等于0.10重量％且不包括0重量％的硫(S)，量为0.25重量％至0.45重量％的铬(Cr)，量为1.00重量％至1.40重量％的铜(Cu)，量小于或等于0.20重量％且不包括0重量％的镍(Ni)，以及余量的铁(Fe)，所有的重量％以灰铸铁的总重量计，其中，所述灰铸铁具有由以下等式1计算的3.95％至4.1％的碳当量：等式1碳当量＝C+1/3(Si+P)，其中，等式1中的C、Si和P的每一者表示以重量％计的元素含量。2.根据权利要求1所述的灰铸铁，其进一步包含量小于或等于0.10重量％的钼(Mo)。3.根据权利要求1所述的灰铸铁，其中，所述灰铸铁具有1175℃至1185℃的凝固温度。4.根据权利要求1所述的灰铸铁，其中，所述灰铸铁由珠光体和铁素体形成并且具有小于1％的铁素体分数。5.根据权利要求1所述的灰铸铁，其中，所述灰铸铁具有大于或等于300MPa的拉伸强度。6.根据权利要求1所述的灰铸铁，其中，所述灰铸铁具有200HB至260HB的硬度。7.根据权利要求1所述的灰铸铁，其中，所述灰铸铁具有大于或等于45W/m...

【专利技术属性】
技术研发人员：朴勋荣，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR