一种高锡合金铸铁及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种高锡合金铸铁，成分为：C：2.5～3.4wt％，S：≤0.12wt％，Si：1.4～2.4wt％，P：0.1～0.4wt％，Mn：0.9～1.4wt％，Cr：0.2～0.5wt％，Sn：0.1～0.35wt％，Cu：0.7～1.2wt％，Nb：0.05～0.20wt％，余量为Fe。本发明专利技术制备的高锡合金铸铁气缸套，实现了灰铸铁气缸套机械性能和耐磨性、耐蚀性、耐热性能的良好结合，本发明专利技术提供了一种综合性能较好、可适用于特殊工作环境的气缸套材料。本发明专利技术还提供了一种高锡合金铸铁的制备方法和应用。一种高锡合金铸铁的制备方法和应用。

【技术实现步骤摘要】
一种高锡合金铸铁及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于铸铁合金
，尤其涉及一种高锡合金铸铁及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]气缸套作为汽车发动机的核心零件，工作过程中，始终与活塞环及活塞裙部发生高速滑动摩擦，并承受活塞的“拍击”，使缸套剧烈振动，会在缸套外侧和冷却液之间形成一个低压区，低压区里冷却液气化形成气泡，缸套的连续振动，使低压气泡缸套外壁发生连续爆炸。缸套外侧的氧化膜便产生许多小孔，随后产生的气泡极易在这些小孔处滞留，然后气泡继续破裂，使原先的孔洞不断扩大，同时内表受高温高压燃气直接作用，外表与冷却液接触，在较大温差下产生严重热应力，受冷却液腐蚀，加速了破坏速度。
[0003]特殊的工作环境，要求气缸套材料有足够的强度、耐磨和耐热性能，还应具有较好的耐蚀性能，尤其是发动机行业的发展对气缸套提出来更高的要求，目前，通过合金化获得的缸套材料难以兼具以上优良性能，因此，开发一种综合性能较高的铸铁材料为本领域亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种高锡合金铸铁及其制备方法和应用，本专利技术提供的高锡合金铸铁用于气缸套具有较好的性能。
[0005]本专利技术提供了一种高锡合金铸铁，成分为：
[0006]C：2.5～3.4wt％，
[0007]S：≤0.12wt％，
[0008]Si：1.4～2.4wt％，
[0009]P：0.1～0.4wt％，
[0010]Mn：0.9～1.4wt％，
[0011]Cr：0.2～0.5wt％，
[0012]Sn：0.1～0.35wt％，
[0013]Cu：0.7～1.2wt％，
[0014]Nb：0.05～0.20wt％，
[0015]余量为Fe。
[0016]优选的，所述Mn的质量含量为1.0～1.2％。
[0017]优选的，所述Cr的质量含量为0.25～0.4％。
[0018]优选的，所述Sn的质量含量为0.15～0.3％。
[0019]优选的，所述Cu的质量含量为0.85～1.1％。
[0020]优选的，所述Nb的质量含量为0.08～0.15％。
[0021]优选的，所述高锡合金铸铁的金相组织为片状石墨和细片状珠光体，基体中分布
有含铌碳化物。
[0022]本专利技术提供了一种上述技术方案所述的高锡合金铸铁的制备方法，包括：
[0023]将原料熔炼，得到合金液；
[0024]将所述合金液进行铸造，得到毛坯；
[0025]将所述毛坯冷却后再进行热处理，得到高锡合金铸铁。
[0026]优选的，所述熔炼的温度为1480～1550℃。
[0027]本专利技术提供了一种气缸套，包括：上述技术方案所述的高锡合金铸铁。
[0028]本专利技术提供的合金灰铸铁材料，在Sn含量较高的灰铸铁中，通过添加元素Mn、Cr来增加珠光体含量，添加适当的Cu细化珠光体，以提高基体强度，加入少量的Nb提高其耐磨性，并在Sn的作用下，降低了铸铁自身的电化学腐蚀驱动力，使腐蚀速率下降；本专利技术运用该材料生产实施了一种高锡合金铸铁气缸套，经离心铸造成型后，采用去应力退火处理使其组织均匀，得到的气缸套硬度为270～350HBW，抗拉强度≥380MPa，弹性模量＞140GPa，经检验其耐蚀性可达到耐蚀铸铁水平，导热系数和热膨胀系数为亦满足气缸套工况要求。本专利技术制备的高锡合金铸铁气缸套，实现了灰铸铁气缸套机械性能和耐磨性、耐蚀性、耐热性能的良好结合，提供了一种综合性能较好、可适用于特殊工作环境的气缸套材料。
附图说明
[0029]图1为本专利技术实施例1制备得到的气缸套材料的石墨金相图片；
[0030]图2为本专利技术实施例1制备得到的气缸套材料的基体组织金相图片；
[0031]图3为本专利技术实施例2制备得到的气缸套材料的石墨金相图片；
[0032]图4为本专利技术实施例2制备得到的气缸套材料的基体组织金相图片。
具体实施方式
[0033]下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]本专利技术提供了一种高锡合金铸铁，成分为：
[0035]C：2.5～3.4wt％，
[0036]S：≤0.12wt％，
[0037]Si：1.4～2.4wt％，
[0038]P：0.1～0.4wt％，
[0039]Mn：0.9～1.4wt％，
[0040]Cr：0.2～0.5wt％，
[0041]Sn：0.1～0.35wt％，
[0042]Cu：0.7～1.2wt％，
[0043]Nb：0.05～0.20wt％，
[0044]余量为Fe。
[0045]在本专利技术中，可通过降低碳当量的方法来减少石墨数量，细化石墨，并通过控制碳
硅比，提高抗拉强度。
[0046]在本专利技术中，所述C的质量含量优选为2.6～3.0％，更优选为2.7～2.9％，最优选为2.8％。
[0047]在本专利技术中，所述S的质量含量优选≤0.12％，更优选≤0.08％，最优选≤0.06％。
[0048]在本专利技术中，所述Si的质量含量优选为1.7～2.3％，更优选为1.9～2.3％，更优选为2.0～2.2％，最优选为2.1％。
[0049]在本专利技术中，P在铸铁中形成磷共晶，存在于晶界，可提高硬度和耐磨性，但降低材料韧性，增加冷冽倾向。
[0050]在本专利技术中，所述P的质量含量优选为0.1～0.3％，更优选为0.1～0.2％，最优选为0.15％。
[0051]在本专利技术中，Mn起到中和铁液中硫的作用，超量的Mn增多珠光体含量，一般铸件含锰量在1.0％以下。在本专利技术中，为获得高强度珠光体基体的灰铸铁，所述Mn的质量含量优选为1.0～1.2％，更优选为1.05～1.15％，最优选为1.1％。
[0052]在本专利技术中，Cr可抑制铁素体形核，促进和细化珠光体组织，但过量的Cr会形成大量游离碳化物，增加机加工难度。
[0053]在本专利技术中，所述Cr的质量含量优选为0.25～0.4％，更优选为0.28～0.35％，最优选为0.3～0.32％。
[0054]在本专利技术中，Sn对石墨无明显影响，能够促进和细化珠光体，组织较致密，且消除了铁素体，减少了铁素体和石墨组成的腐蚀原电池数量，而且Sn固溶在基体中，提高了基体的电极电位，降低了铸铁自身的电化学腐蚀驱动力，使腐蚀速率下降。
[0055]在本专利技术中，所述Sn的质量含量优选为0.15～0.3％，更优选为0.2～0.3％，最优选为0.25％。
[0056]在本专利技术中，Cu可细化石墨，改善其分布形态，并细化珠光体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高锡合金铸铁，成分为：C：2.5～3.4wt％，S：≤0.12wt％，Si：1.4～2.4wt％，P：0.1～0.4wt％，Mn：0.9～1.4wt％，Cr：0.2～0.5wt％，Sn：0.1～0.35wt％，Cu：0.7～1.2wt％，Nb：0.05～0.20wt％，余量为Fe。2.根据权利要求1所述的高锡合金铸铁，其特征在于，所述Mn的质量含量为1.0～1.2％。3.根据权利要求1所述的高锡合金铸铁，其特征在于，所述Cr的质量含量为0.25～0.4％。4.根据权利要求1所述的高锡合金铸铁，其特征在于，所述Sn的质量含量为0.15～0.3％。5.根据权利要求1所述的高锡...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢琼，秦小才，范翊倩，刘一村，武闪闪，韩林辉，
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：