一种气缸套及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种气缸套，成分为：C 2.3～3.0wt％，Si 1.5～2.5wt％，P 0～0.15wt％，S 0.05～0.1wt％，Mn 2.1～3.0wt％，Cu 3.5～4.0wt％，Pb 0.05～0.1wt％，余量为Fe。本发明专利技术通过采用特定成分的气缸套配方使制备得到的气缸套具有较高的抗拉强度、弹性模量、良好的导热性及抗腐蚀性，内壁磨损面具有良好的耐磨性、减磨性及抗热疲劳性能。而且，本发明专利技术提供的气缸套的成分组成及生产工艺简单、成本较低。本发明专利技术提供的气缸套可以有效地减少气缸套因磨损、腐蚀、热疲劳等失效而更换的频次即提高气缸套的使用寿命，并且明显地降低气缸套的生产成本。

A cylinder liner and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种气缸套及其制备方法
本专利技术涉及发动机配件
，尤其涉及一种气缸套及其制备方法。
技术介绍
随着发动机功率及爆发压力的不断提高，发动机使用过程中，其主要零件气缸套常常因导热不良，不能及时将温度传导至冷却水中而引起缸套乃至发动机高温，这种高温环境严重影响了发动机的使用寿命，还会使润滑油的油耗进一步上升，一定程度地引起拉缸、早磨、穴蚀等失效。因此，如何使气缸套具有高的导热性能、高的抗拉强度、弹性模量、良好的抗穴蚀性，明显减少气缸套因高温而磨损、腐蚀、热疲劳等失效更换频次，进一步提高气缸套、活塞、活塞环乃至发动机的使用寿命，是各大主机厂及其配件生产企业亟待解决的问题。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种气缸套及其制备方法，本专利技术提供的气缸套具有良好的导热性能、抗拉强度、弹性模量和抗穴蚀性。本专利技术提供了一种气缸套，成分为：碳2.3～3.0wt％；硅1.5～2.5wt％；磷0～0.15wt％；硫0.05～0.1wt％；锰2.1～3.0wt％；铜3.5～4.0wt％；铅0.05～0.1wt％；余量为铁。在本专利技术中，所述碳的质量含量优选为2.4～2.9％，更优选为2.5～2.8％，最优选为2.6～2.7％。在本专利技术中，所述硅的质量含量优选为1.8～2.2％，更优选为2％。在本专利技术中，所述磷的质量含量优选为0.01～0.12％，更优选为0.03～0.1％，最优选为0.05～0.08％。在本专利技术中，所述硫的质量含量优选为0.06～0.09％，更优选为0.07～0.08％。在本专利技术中，所述锰的质量含量优选为2.2～2.8％，更优选为2.4～2.6％，最优选为2.5％。在本专利技术中，所述铜的质量含量优选为3.2～3.8％，更优选为3.4～3.6％，最优选为3.5％。在本专利技术中，所述铅的质量含量优选为0.06～0.09％，更优选为0.07～0.08％。在本专利技术中，铸铁中，铜在奥氏体中的溶解度约为3.5％，常温铁素体中溶解度约为0.35％，本专利技术中铜含量的范围超过了其在奥氏体中的溶解度，在水冷金属型离心铸造过冷度较大条件下凝固共晶过程中会直接在铁液中形成石墨+奥氏体+未溶解直接析出的铜基合金粒子，随着铁液温度的降低，直接析出的铜基合金粒子在离心力的作用不断向共晶团边界及残留液体中富集，形成的铜基合金粒子呈正偏析(一般情况下，铜元素在共晶凝固时呈负偏析，其仅针对固溶的铜而言)，同时，本专利技术中所采用的锰含量使锰元素被不断长大的共晶团所排挤，富集到残留铁液中，由于直接析出的铜基合金的隔离作用，使锰元素失去了与碳结合的机会，因此，在共晶团的边界以铜锰合金Cu2MnPb析出物形式凝固，本专利技术中离心铸造的出缸温度为800～850℃，在此温度下气缸套毛坯组织为渗碳体+奥氏体+铜基合金粒子(要想形成此铜基复合析出物合金粒子，需要的铸造方式为离心铸造且保证奥氏体中未固溶的铜含量≥2倍锰元素含量)。在本专利技术中，本专利技术所采用的锰的含量使锰固溶入铜中强化合金，并保持良好的塑性；固溶强化铁素体，且锰含量超过2.0wt％后，珠光体的片间距明显减小；锰元素与硫元素结合生成硫化锰微粒，硫化锰微粒为石墨形核质点。在本专利技术中，本专利技术所采用的铅的质量含量是铅以细小分散的颗粒分布于析出的铜基合金基体上，使气缸套具有良好的自润滑作用，能降低摩擦系数，提高耐磨性，而且铅能够填补铜基合金枝晶空隙，有助于消除显微缩松。本专利技术提供了一种上述技术方案所述的气缸套制备方法，包括以下步骤：将碳源、硅源、磷源、硫源、锰源、铜源、铅源和铁源依次进行熔炼和离心铸造，得到毛坯；将所述毛坯出缸后冷却，得到气缸套毛坯；将所述气缸套毛坯淬入NaNO2盐浴中，得到气缸套。本专利技术对所述碳源、硅源、磷源、硫源、锰源、铜源、铅源和铁源的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的铸铁合金熔炼的原料即可，可采用各成分的单质材料。在本专利技术中，所述碳源、硅源、磷源、硫源、锰源、铜源、铅源和铁源的用量配比满足上述技术方案所述的气缸套中各成分的质量含量即可。在本专利技术中，所述熔炼的温度优选为1450～1500℃，更优选为1460～1490℃，最优选为1470～1480℃。在本专利技术中，所述熔炼完成后，优选将得到的合金液进行静置，使铜、锰等元素充分溶解于铁液中。在本专利技术中，所述静置的时间优选为10～20min，更优选为12～18min，更优选为14～16min，最优选为15min。在本专利技术中，进行所述离心铸造之前，优选将静置后的合金液进行孕育处理，所述孕育处理的方法优选为：将所述静置后的合金液倒入大浇包进行孕育处理；然后将孕育处理后的合金液转入浇火勺中再次进行孕育处理。在本专利技术中，所述大浇包底部放置有孕育剂，所述孕育剂优选为硅钡孕育剂。在本专利技术中，所述浇火勺底部放置有孕育剂，所述孕育剂优选为硅锶孕育剂。在本专利技术中，所述离心铸造优选采用单工位离心浇注机。在本专利技术中，所述离心铸造浇注温度优选为1420～1450℃，更优选为1430～1440℃，最优选为1435℃。在本专利技术中，所述离心铸造过程中的转速优选为1000～1300转/分，更优选为1100～1200转/分，最优选为1150转/分。在本专利技术中，所述离心铸造过程中模具表面的涂料厚度优选为0.5～1mm，更优选为0.6～0.9mm，最优选为0.7～0.8mm。在本专利技术中，所述离心铸造过程中模具的预热温度优选为260～280℃，更优选为265～275℃，最优选为270℃。在本专利技术中，所述离心铸造过程中的来水时间优选为10～15秒，更优选为11～14秒，最优选为12～13秒。在本专利技术中，所述离心铸造过程中的激水时间优选为80～90秒，更优选为82～88秒，最优选为84～86秒。在本专利技术中，所述离心铸造过程中的还原时间优选为90～100秒，更优选为92～98秒，最优选为94～96秒。在本专利技术中，所述离心铸造完成后得到毛坯的出缸温度优选为800～850℃，更优选为810～840℃，最优选为820～830℃。在本专利技术中，所述冷却的方法优选为：将所述毛坯进行喷雾冷却的方式快速冷却至500～530℃，然后空冷至室温，得到气缸套毛坯。在本专利技术中，所述喷雾冷却优选冷却至510～520℃，更优选为515℃；所述室温的温度优选为10～40℃，更优选为20～30℃，最优选为25℃。在本专利技术中，得到气缸套毛坯后，本专利技术优选对所述气缸套毛坯进行粗加工，所述气缸套的外圆水道部位优选采用干车削的方式进行加工，所述干车削的加工过程中不能有水及切削液。在本专利技术中，优选将气缸套的水道部位加工至成品尺寸，将其他部位的加工尺寸留有0.1～0.5mm的余量，优选为0.2～0.5mm的余量，更优选为0.3mm的余量，得到半成品气缸套。本专利技术优选将半成品气缸套淬入NaNO2盐浴中，得到气缸套。在本专利技术中，所述盐浴的温度优选为350～400℃，更优选为360～390℃，最优选为370～38本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种气缸套，成分为：/n碳 2.3～3.0wt％；/n硅 1.5～2.5wt％；/n磷 0～0.15wt％；/n硫 0.05～0.1wt％；/n锰 2.1～3.0wt％；/n铜 3.5～4.0wt％；/n铅 0.05～0.1wt％；/n余量为铁。/n

【技术特征摘要】
1.一种气缸套，成分为：
碳2.3～3.0wt％；
硅1.5～2.5wt％；
磷0～0.15wt％；
硫0.05～0.1wt％；
锰2.1～3.0wt％；
铜3.5～4.0wt％；
铅0.05～0.1wt％；
余量为铁。


2.一种权利要求1所述的气缸套制备方法，包括以下步骤：
将碳源、硅源、磷源、硫源、锰源、铜源、铅源和铁源依次进行熔炼和离心铸造，得到毛坯；
将所述毛坯出缸后冷却，得到气缸套毛坯；
将所述气缸套毛坯淬入NaNO2盐浴中，得到气缸套。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述毛坯出缸温度为800～850℃。


4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述冷却的方法为：
将所述毛坯依次进行喷雾冷却和空冷...

【专利技术属性】
技术研发人员：张亮亮，邹悟会，秦小才，殷国庆，
申请(专利权)人：中原内配集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41