專利名稱：灰色鑄鐵合金和鑄造內(nèi)燃機(jī)部件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種灰色鑄鐵合金。更具體地說，本發(fā)明涉及一種基本上珠光的灰色鑄鐵，它還包括提高疲勞強(qiáng)度的合金化元素。
本發(fā)明還涉及得自本發(fā)明灰色鑄鐵合金的內(nèi)燃機(jī)部件。
背景技術(shù)：
灰色鑄鐵由于成本相對(duì)低，而且性能良好甚至優(yōu)異，因此它是例如用于運(yùn)輸工具的內(nèi)燃機(jī)機(jī)體的最吸引人的材料。以前已知灰色鑄鐵的組成范圍相當(dāng)寬，這些組成通常是在所用材料的性能，例如拉伸強(qiáng)度、磨損性能等、以及制備性能，例如成本、機(jī)械加工性等之間的折衷。
因此，就鑄造內(nèi)燃機(jī)機(jī)體而言，基本材料0120具有列于下表1的組成，并且普通標(biāo)準(zhǔn)合金的組成也列于表1，而Scania標(biāo)準(zhǔn)合金因具有相對(duì)高的碳含量，因此提供具有珠光結(jié)構(gòu)的灰色鑄鐵和無缺陷(無孔)材料。
然而，盡管目前完全可以接受，但是作為現(xiàn)有性能的補(bǔ)充，目前需要提高的疲勞強(qiáng)度，并擴(kuò)展這種現(xiàn)有灰色鑄鐵的可能用途。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種灰色鑄鐵，它具有相對(duì)無缺陷的結(jié)構(gòu)并提供良好的可加工性，另外與標(biāo)準(zhǔn)合金相比具有大大提高的疲勞強(qiáng)度。
本發(fā)明的另一目的是提供一種灰色鑄鐵內(nèi)燃機(jī)部件，例如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，它與標(biāo)準(zhǔn)合金相比具有大大提高的疲勞強(qiáng)度。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過所附的權(quán)利要求1的灰色鑄鐵而實(shí)現(xiàn)的。優(yōu)選實(shí)施方式描述在從屬權(quán)利要求中。
此外，本發(fā)明的目的還通過所附的權(quán)利要求9的灰色鑄鐵內(nèi)燃機(jī)部件而實(shí)現(xiàn)。優(yōu)選的實(shí)施方式描述在從屬權(quán)利要求中。
圖1顯示了基本合金、標(biāo)準(zhǔn)合金和本發(fā)明的合金的Whler疲勞曲線。
具體實(shí)施例方式
在以下描述中，具體合金中元素的所有百分比都是以重量百分比給出的。
本發(fā)明的合金是具有基本上珠光結(jié)構(gòu)的灰色鑄鐵，其碳含量是3.2-3.49％。較高的碳含量促進(jìn)了一種無缺陷結(jié)構(gòu)。加入0.2-0.4％的鉻，它具有珠光體/碳化物穩(wěn)定性能，提供了精制的珠光結(jié)構(gòu)。
加入0.1-0.4％的鉬、0.03-0.3％的釩、0.007-0.015％的鈦和＜0.15％的鈮，除了其碳化物形成性能之外，還起使鑄鐵(作為初級(jí)和次級(jí)沉淀的碳化物)具有精制珠光結(jié)構(gòu)和片狀石墨結(jié)構(gòu)的核芯的作用。鉬還能夠在高溫下穩(wěn)定珠光體。
硅以1.8-2.2％的量存在，促進(jìn)灰色鐵形成。
0.3-0.8％的錳作為珠光體穩(wěn)定劑存在。
銅，這里以0.3-1.0％的量存在，促進(jìn)珠光體形成并穩(wěn)定該珠光體，還促進(jìn)精制結(jié)構(gòu)的形成。
硫和磷的含量應(yīng)保持在0.15％以下。
氮含量為0.005-0.017％，其壓緊片狀石墨并促進(jìn)珠光體形成，并且鋁含量為＜0.01％，起石墨形成劑的作用。
灰色鑄鐵合金還包括余量的鐵和正常的雜質(zhì)。鈦、氮和鋁在正常雜質(zhì)范圍內(nèi)，但是可以經(jīng)過優(yōu)選。
實(shí)施例制備1500kg的批料，每一批料澆鑄成4個(gè)300kg的發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體，澆鑄在1420℃下開始并且在澆鑄過程中溫度降低約10℃。
使用基本合金，制備鉬、釩、鈦和鈮的十個(gè)不同組合及批料。
而且，氮和鋁的含量在16個(gè)不同批料中隨不同的核芯形成劑(接種劑)而變化。
從每個(gè)澆鑄件中抽取疲勞測(cè)試樣品并進(jìn)行疲勞測(cè)定。
進(jìn)一步，制備具有顯示上述測(cè)定的最佳結(jié)果的組成的批料并進(jìn)行疲勞測(cè)定。
結(jié)果示于圖1，曲線3對(duì)應(yīng)于在本發(fā)明的組成范圍內(nèi)的組合物，該組成還顯示在表1。
本發(fā)明的灰色鑄鐵提供了比灰色鑄鐵基本合金高約40％的疲勞強(qiáng)度，并且提供了比標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體灰色鑄鐵高約30％的疲勞強(qiáng)度，并且提供了在可加工性、無缺陷性等方面獲得高的性能的灰色鑄鐵。
如上所述，本發(fā)明的灰色鑄鐵合金特別適用于內(nèi)燃機(jī)鑄件發(fā)動(dòng)機(jī)部件，例如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體部件，所述合金同時(shí)具有可加工性、無缺陷性和高的疲勞強(qiáng)度。該合金也可用于其它部件，例如氣缸蓋等。
表1.現(xiàn)有技術(shù)和本發(fā)明的灰色鑄鐵的組成，重量％
權(quán)利要求
1.一種基本上珠光的灰色鑄鐵合金，以重量計(jì)包括3.2-3.49％的碳，1.8-2.2％的硅，＜0.15％的硫，＜0.15％的磷，0.3-0.8％的錳，0.2-0.4％的鉻，0.1-0.4％的鉬，0.03-0.3％的釩，0.3-1.0％的銅，＜0.15％的鈮，余量的鐵和雜質(zhì)。
2.如權(quán)利要求1所述的合金，包括3.3-3.4％的碳，1.8-2.2％的硅，＜0.1％的硫，＜0.05％的磷，0.4-0.6％的錳，0.2-0.4％的鉻，0.2-0.3％的鉬，和0.05-0.1％的釩。
3.如權(quán)利要求1或2所述的合金，特征在于釩以低于0.1％的量存在。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的合金，特征在于鈦以0.007-0.015％的量存在。
5.如權(quán)利要求1、2、3或4所述的合金，特征在于氮以0.005-0.015％的量存在。
6.如權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的合金，特征在于鋁以低于0.01％的量存在。
7.如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的合金，特征在于鎳以低于0.1％的量存在。
8.如權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的合金，特征在于錫以低于0.1％的量存在。
9.一種內(nèi)燃機(jī)澆鑄發(fā)動(dòng)機(jī)部件，它由基本上珠光的灰色鑄鐵合金制成，所述合金包括3.2-3.49％的碳，1.8-2.2％的硅，＜0.15％的硫，＜0.15％的磷，0.3-0.8％的錳，0.2-0.4％的鉻，0.1-0.4％的鉬，0.03-0.3％的釩，0.3-1.0％的銅，0.007-0.013％的鈦，＜0.15％的鈮，0.005-0.015％的氮，＜0.01％的鋁，余量的鐵和雜質(zhì)。
10.如權(quán)利要求9所述的部件，特征在于它是發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體部件或氣缸蓋部件。
全文摘要
一種基本上珠光的灰色鑄鐵合金，以重量計(jì)包括3.2－3.49％的碳、1.8－2.2％的硅、＜0.15％的硫、＜0.15％的磷、0.3－0.8％的錳、0.2－0.4％的鉻、0.1－0.4％的鉬、0.03－0.3％的釩、0.3－1.0％的銅、＜0.15％的鈮，以及余量的鐵和雜質(zhì)。
文檔編號(hào)F02F1/00GK1653202SQ03811027
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年5月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月13日
發(fā)明者馬爾蒂·彭蒂寧, 托比亞斯·比約克林德, 卡爾·比約克曼 申請(qǐng)人:斯堪尼亞有限公司