蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，所述蠕墨鑄鐵活塞環(huán)材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量為C：3.4%～4.0%，Si：2.4%～3.2%，Mn≤0.3%，Cr：0.2%～0.4%，Mo：0.2%～0.6%，Cu：0.5%～1.0%，Ti：0.05%～0.15%，P≤0.1%，S≤0.05%，Mg：0.009%～0.02%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)；蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法包括造型、熔煉、澆注、落砂、拋丸、機(jī)加工、表面處理等工藝步驟。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了活塞環(huán)的薄片化，生產(chǎn)工序相對簡單，生產(chǎn)的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)具有高彈性、高強(qiáng)度、高韌性和高耐磨性。
【專利說明】蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)零部件的制造方法，具體的說是一種鑄鐵活塞環(huán)的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002]內(nèi)燃機(jī)是一種用途廣泛的動力機(jī)械設(shè)備，它是通過燃料在機(jī)器內(nèi)部燃燒，將其釋放出的熱能直接轉(zhuǎn)換為動能的熱力發(fā)動機(jī)?；钊h(huán)是內(nèi)燃機(jī)發(fā)動機(jī)中關(guān)鍵的零部件之一。隨著發(fā)動機(jī)向小體積、輕量化、高轉(zhuǎn)速、大功率、低排放、低油耗、低成本、耐磨、環(huán)保的方向發(fā)展，活塞環(huán)的設(shè)計(jì)要求也日益趨向于向輕量化、高強(qiáng)度、高彈性、低摩擦、低成本、耐磨、環(huán)保等方向發(fā)展。
[0003]活塞環(huán)在柴油發(fā)動機(jī)中起著密封燃燒室和曲軸箱、傳遞活塞熱量、控制油耗的作用，活塞環(huán)在工作過程中，既要承受高溫、高壓，又要承受劇烈的磨損和較大的沖擊負(fù)荷作用，尤其是第一、第二道環(huán)，需要承受很大的沖擊載荷，工作條件相當(dāng)惡劣，因此活塞環(huán)必須要有良好的耐磨性、較高的強(qiáng)度及足夠的韌性。但是由于活塞環(huán)隨著發(fā)動機(jī)的發(fā)展高度開始變薄，特別是第一、第二道環(huán)的高度由原來的3mm變?yōu)镮~1.5mm，這使傳統(tǒng)灰鑄鐵材料制造的活塞環(huán)在高度變薄以后加工變得困難，而且使用過程中容易折斷甚至碎裂。目前行業(yè)內(nèi)的活塞環(huán)材料除使用灰鑄鐵生產(chǎn)外，也有采用球墨鑄鐵材料生產(chǎn)的，由于球墨鑄鐵的耐磨性差，為了提高球墨鑄鐵活塞環(huán)的機(jī)械性能，球墨鑄鐵材料生產(chǎn)的活塞環(huán)機(jī)加工完成后一般還需要進(jìn)行鍍鉻處理，而鍍鉻工藝的工序復(fù)雜，并且廢品率高，這樣就增加了球墨鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明需要解決的技術(shù)問題是提供一種蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，實(shí)現(xiàn)活塞環(huán)的薄片化，生產(chǎn)工序相對簡單，生產(chǎn)的活塞環(huán)具有高彈性、高強(qiáng)度、高韌性和高耐磨性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0006]一種蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，所述蠕墨鑄鐵活塞環(huán)材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量為Fe和不可避免雜質(zhì)；
[0008]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法包括以下步驟:
[0009]A、疊箱制作砂型；
[0010]B、將制作蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的原材料按重量百分含量配比放入電爐內(nèi)熔煉，勻速升溫至過熱溫度進(jìn)行過熱處理，然后靜置使電爐內(nèi)的熔液溫度自然冷卻到1560°C~1600°C的出爐溫度；
[0011]在澆包包底凹坑中預(yù)埋占澆包容積0.3%~0.8%的稀土鎂蠕化劑，將電爐內(nèi)達(dá)到出爐溫度的熔液分兩次倒入澆包，第一次倒入占澆包2/3容積的熔液,之后靜置Imin~2min，第二次倒入占澆包1/3容積的熔液；其中在第二次倒入熔液的過程中用硅鍶孕育劑進(jìn)行兩次隨流孕育處理，兩次隨流孕育處理的孕育劑的加入總量為澆包容積的0.4%~0.8%，待澆包內(nèi)的澆注液的溫度降至1380°C~1440°C的澆注溫度后，澆注砂型制得毛坯；
[0012]C、毛坯冷卻到室溫后，落砂分離開砂型和毛坯，對毛坯進(jìn)行拋丸處理；
[0013]D、粗車毛坯后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，然后機(jī)械加工至設(shè)計(jì)尺寸，并進(jìn)行表面氮化處理，檢驗(yàn)合格后包裝入庫。
[0014]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟A中采用專用模板制作砂型，所述專用模板包括底板、以及設(shè)置在底板上的澆注系統(tǒng)；所述澆注系統(tǒng)包括與底板平面垂直相交的直澆道，與直澆道相交并設(shè)置在底板中部的橫澆道，底板上沿橫澆道的兩側(cè)對稱設(shè)置四個活塞環(huán)模型，所述活塞環(huán)模型通過內(nèi)澆道與橫澆道相連通。
[0015]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:所述直澆道垂直相交設(shè)置在橫澆道的中心。
[0016]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟B中，進(jìn)行過熱處理的溫度為1580°C~1620°C。
[0017]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟B中在進(jìn)行兩次隨流孕育處理時，第一次孕育處理時加入的孕育劑粒度為3mm~6mm，孕育劑的 加入量為澆包容積的0.2%~0.4% ;第二次孕育處理時加入的孕育劑粒度為Imm~3mm，孕育劑的加入量為澆包容積的0.2%~0.4%。
[0018]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟B中澆注液在澆注砂型制得毛坯時，澆注液在3min之內(nèi)燒注完畢。
[0019]本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)在于:步驟D的調(diào)質(zhì)處理包括先淬火、后回火兩道工序，其中淬火溫度為900°C~940°C，保溫2h后油冷；回火溫度為520°C~560°C，保溫2h后出爐空
冷至室溫。
[0020]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明取得的技術(shù)進(jìn)步是:
[0021]本發(fā)明通過對活塞環(huán)材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量的控制，調(diào)整活塞環(huán)材質(zhì)中的化學(xué)組分，得到了一種特殊的蠕墨鑄鐵材料，此種材料的抗拉強(qiáng)度、延伸率、韌性和抗疲勞性都高于普通的合金鑄鐵，同時還具備普通合金鑄鐵的減振性、導(dǎo)熱性和耐磨性能，特別是該材料的加工性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于其它合金鑄鐵，后序加工時每片蠕墨鑄鐵活塞環(huán)成本可降低15%。采用本發(fā)明制得的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的耐磨性和韌性優(yōu)于球墨鑄鐵活塞環(huán)，滿足了活塞環(huán)的性能需要。本發(fā)明使用合理的生產(chǎn)工藝，機(jī)械加工完成后直接進(jìn)行表面氮化處理，不用經(jīng)過鍍鉻處理，根除了鍍鉻產(chǎn)品廢品率高的問題，同時大大降低了能源的消耗，每片蠕墨鑄鐵活塞環(huán)比球墨鑄鐵活塞環(huán)的生廣成本減少了 30%,降低了生廣成本，提聞了生廣效率。
[0022]使用本發(fā)明生產(chǎn)得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)具有良好的耐沖擊性、耐熱疲勞性和耐磨性，加工性能優(yōu)良，成本低，綜合成品率高。最終得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的彈性模量 125000N/mm2,抗彎強(qiáng)度> 1100N/mm2,抗拉強(qiáng)度> 700N/mm2,熱穩(wěn)定性> 92%,硬度為HRBlOO ~113。
[0023]選擇稀土鎂作為蠕化劑，并將稀土鎂蠕化劑預(yù)埋在澆包的包底，在進(jìn)行蠕化處理既可以確保蠕化效果，也使得蠕化反應(yīng)過程平緩，消除了安全隱患，保障了工作人員的安全。選擇硅鍶作為孕育劑，并進(jìn)行二次隨流孕育處理，防止形成碳化物，提高了產(chǎn)品的韌性。
[0024]采用專用模板進(jìn)行造型，防止因模具頻繁拆裝引起尺寸偏差，減小誤差，提高了尺寸精度，降低廢品率。專用模板上澆注系統(tǒng)布局合理，確保澆注液流動平緩、速度穩(wěn)定，將直澆道設(shè)置在橫澆道的中心，有利于澆注液合理充滿砂型，減少鑄造缺陷，提高毛坯質(zhì)量。
[0025]對熔液進(jìn)行過熱處理，過熱處理溫度為1580°C-1620°C，提高了熔液的純凈度。進(jìn)行兩次隨流孕育處理，避免了碳化物的形成，保證產(chǎn)品的強(qiáng)度和韌性。在進(jìn)行澆注時，澆注液在3min之內(nèi)澆注完畢，防止?jié)沧囟冗^低，同時保證了孕育處理和蠕化處理的效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0026]圖1是本發(fā)明的專用模板示意圖；
[0027]圖2是本發(fā)明實(shí)施例1所得毛坯的100X石墨形態(tài)圖；
[0028]圖3是本發(fā)明實(shí)施例1所得毛坯的500 X基體組織圖。
[0029]其中，1、底板，2、直澆道，3、橫澆道，4、內(nèi)澆道。
【具體實(shí)施方式】
[0030]蠕墨鑄鐵活塞環(huán)，所述活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0031 ] C:3.4% -4.0%, Si:2.4% -3.2%,Mn ( 0.3%, Cr:0.2% -0.4%,Mo:0.2% -0.6%,Cu:0.5% -1.0%, Ti:0.05% -0.15%, P ≤ 0.1%，S ≤ 0.05%, Mg:0.009% -0.02%，其余為
Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0032]上述蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量優(yōu)選為:
[0033]C:3.6% -3.8%, Si:2.6% -2.8%,Mn:0.05% -0.2%, Cr:0.2% -0.3%,Mo:0.3% -0.5%, Cu:0.55% -0.7%, Ti:0.1% -0.13%, P ≤ 0.08%, S ≤ 0.03%, Mg:0.011% -0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0034]下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0035]實(shí)施例1
[0036]一種蠕墨鑄鐵活塞環(huán)，進(jìn)行原料配比時，選用優(yōu)質(zhì)原材料，所述活塞環(huán)中的化學(xué)組分和重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:C:3.7%-3.8%, S1:2.6%-2.8%, Mn:0.1%-0.2%,Cr:0.25% -0.3%, Mo:0.35% -0.45%, Cu:0.55% -0.6%, T1:0.1% -0.15%, P ≤ 0.08%,S≤0.03%, Mg:0.011%-0.015%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0037]蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法包括以下步驟:
[0038]A、采用專用模板進(jìn)行造型，即在氣壓震動造型機(jī)上制作砂型，之后將制作好的砂型放置到澆注工位處。專用模板如圖1所示，包括底板1、固定在底板I上的四個活塞環(huán)模型、以及設(shè)置在底板I上的澆注系統(tǒng)。所述澆注系統(tǒng)主要包括直澆道2，橫澆道3和內(nèi)澆道
4。直澆道2設(shè)置在底板中心并與底板平面垂直。橫澆道3設(shè)置在底板上，與直澆道2相連通，直澆道2的中軸線位于橫澆道3的中軸線的垂直平分線上。底板I上沿橫澆道3的兩側(cè)對稱設(shè)置四個活塞環(huán)模型，內(nèi)澆道4與活塞環(huán)模型一一對應(yīng)設(shè)置四條，內(nèi)澆道4的一端與橫澆道3相連通，另一端分別連接各個活塞環(huán)模型。
[0039]在制作砂型時采用疊箱造型，每摞型型高為685mm-720mm，砂型的硬度為85-95。造型用型砂的性能要求包括:濕壓強(qiáng)度1.5Kg/cm2-1.8Kg/cm2，緊實(shí)率25%-40%，透氣性≥50，含水量3.3%-4%，含泥量≤15%，有效膨潤土含量≥8%。
[0040]B、將制作蠕墨鑄鐵活塞環(huán)需要的原材料按各種組分的重量百分含量配比放置在變頻電爐中進(jìn)行熔煉，除C、Si的含量有特殊要求外，其余組分的化學(xué)成分均按爐后化學(xué)成分含量控制。
[0041 ] 熔煉時電爐內(nèi)熔液化學(xué)成分中C考慮到0.1%的燒損量，可控制在3.8%-3.9%，小于3.8%時加入QlO生鐵調(diào)整至3.8%以上；大于3.9%時加入廢鋼調(diào)整至3.9%以下。
[0042]考慮到熔煉完成后的熔液在進(jìn)行孕育處理時加入的硅鍶孕育劑會導(dǎo)致熔液中的Si含量提高約0.5%，在電爐內(nèi)熔煉時熔液的化學(xué)成分中Si含量控制在2.1%-2.3%，小于
2.1%時向爐內(nèi)補(bǔ)加結(jié)晶硅或75硅鐵，使Si含量大于2.1% ;大于2.3%時向爐內(nèi)補(bǔ)加QlO生鐵或廢鋼，使Si含量小于2.3%，補(bǔ)加的QlO生鐵或廢鋼均須預(yù)熱。
[0043]熔煉過程中電爐勻速升溫，熔液的出爐溫度為1560°C-1600°C。為提高熔液純凈度，對熔液進(jìn)行過熱處理，過熱度選擇高于熔液出爐溫度15°C-25°C，即先把熔液勻速加熱升溫到1580°C-1620°C后，靜置使變頻電爐內(nèi)的熔液自然冷卻到1560°C-1600°C。
[0044]靜置到出爐溫度后，將熔液從變頻電爐中分兩次轉(zhuǎn)倒入澆包中。首先倒入占澆包2/3容積的熔液，使熔液開始進(jìn)行蠕化反應(yīng)，蠕化反應(yīng)需要的蠕化劑選用稀土鎂蠕化劑，往澆包中倒入熔液前，將蠕化劑預(yù)先埋設(shè)在澆包包底的凹坑中，蠕化劑的加入量占澆包容積的0.3%-0.8%。倒入的2/3容積的熔液靜置I-2min等待蠕化反應(yīng)完全、熔液平穩(wěn)后，再繼續(xù)倒入剩余澆包容積的1/3的熔液直至充滿澆包。
[0045]由于熔液中的Mo、Cu化學(xué)成分的重量百分含量較高；同時因?yàn)槿浠瘎┑募尤胧沟萌垡旱倪^冷傾向增大，因此在冷卻成型得到毛坯的過程中容易形成硬脆的碳化物組織。為避免碳化物組織的形成，在蠕化處理之后、倒入剩余澆包容積的1/3的熔液時，對熔液進(jìn)行孕育處理。本發(fā)明中孕育劑選擇硅鍶孕育劑，為使硅鍶孕育劑能被充分吸收，孕育處理時采用兩次隨流孕育處理。第一次孕育處理時加入的孕育劑粒度為3mm-6mm,孕育劑加入量為澆包容積的0.2%-0.4% ;第二次孕育處理時加入的孕育劑粒度為Imm-3mm，孕育劑的加入量為澆包容積的0.2%-0.4%。兩次孕育處理所加入的孕育劑的總量為澆包容積的0.4% -0.8%ο
[0046]孕育處理完成后，將澆包拉到放置砂型的澆注工位處，待澆包內(nèi)的澆注液溫度降至1380°C-1440°C的澆注溫度后，將澆注液澆注至砂型中靜置、冷卻制得毛坯。為保持蠕化和孕育效果，防止?jié)沧囟冗^低，在澆注砂型時澆注液必須在3min之內(nèi)澆注完畢。
[0047]對得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到毛坯中的化學(xué)組分及重量百分含量為:C:3.8%, Si:2.8%, Mn:0.2%, Cr:0.3%, Mo:0.38%, Cu:0.58%, T1:0.12%, P:0.08%, S:0.025%, Mg:0.013%。
[0048]C、待毛坯冷卻到室溫后，將砂型和毛坯一起放置在震動落砂機(jī)中進(jìn)行落砂分離，得到的毛坯進(jìn)行拋丸處理，清除毛坯表面粘砂。
[0049]D、將毛坯進(jìn)行粗車之后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，調(diào)質(zhì)處理時先進(jìn)行淬火，淬火溫度為900°C-940°C，保溫2h后油冷；之后進(jìn)行回火，回火溫度為520°C-560°C，保溫2h后出爐
空冷至室溫。
[0050]調(diào)質(zhì)處理完成后的粗車毛坯轉(zhuǎn)入機(jī)加工車間按照設(shè)計(jì)尺寸進(jìn)行精加工，之后進(jìn)行表面氮化處理得到蠕墨鑄鐵活塞環(huán)產(chǎn)品，產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)合格后包裝入庫。
[0051]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，調(diào)質(zhì)處理完成后的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB106 ;彈性模量為142955N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為97.2% ;抗彎強(qiáng)度為1100N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為732N/mm2。[0052]金相顯微組織如圖2、圖3所示，石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有80%的螺蟲狀石墨,其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0053]實(shí)施例2
[0054]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0055]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0056]C:3.6% ~3.7%, Si:2.6% ~2.7%,Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.2% ~0.3%,Mo:0.25% ~0.3%, Cu:0.55% ~0.6%, Ti:0.1% ~0.15%, P 0.08%, S 0.03%, Mg:0.011% ~0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0057]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0058]C:3.6%, Si:2.6%, Mn:0.2%, Cr:0.2%, Mo:0.3%, Cu:0.55%, Ti:0.1%，P:0.08%, S:0.03%, Mg:0.015%。
[0059]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)`組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB106 ;彈性模量為156627N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為95.3% ;抗彎強(qiáng)度為1200N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 718N/mm2。
[0060]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有85%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0061]實(shí)施例3
[0062]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0063]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0064]C:3.7% ~3.8%, Si:2.7% ~2.8%,Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.2% ~0.3%,Mo:0.35% ~0.45%, Cu:0.65% ~0.7%, Ti:0.05% ~0.1%，P 0.1%，S 0.05%, Mg:0.011% ~0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0065]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0066]C:3.75%, Si:2.75%, Mn:0.15%, Cr:0.24%, Mo:0.4%, Cu:0.7%, Ti:0.05%, P:0.08%, S:0.05%, Mg:0.02%。
[0067]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB105 ;彈性模量為150455N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為96.7% ;抗彎強(qiáng)度為1150N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 725N/mm2。
[0068]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有80%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0069]實(shí)施例4
[0070]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0071]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0072]C:3.7% ~3.8%, Si:2.6% ~2.7%,Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.2% ~0.3%,Mo:0.25% ~0.3%, Cu:0.7% ~0.8%, Ti:0.1% ~0.15%, P 0.1%，S 0.03%, Mg:0.011% ~0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0073]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0074]C:3.77%, Si:2.68%, Mn:0.2%, Cr:0.24%, Mo:0.28%, Cu:0.8%, Ti:0.12%, P:0.09%, S:0.026%, Mg:0.012%。
[0075]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB105 ;彈性模量為146378N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為97.3% ;抗彎強(qiáng)度為1250N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 716N/mm2。
[0076]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有83%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0077]實(shí)施例5
[0078]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0079]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0080]C:3.7% ~3.8%, Si:2.7% ~2.8%,Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.2% ~0.3%,Mo:0.25% ~0.3%, Cu:0.6% ~0.65%, Ti:0.1% ~0.15%, P ≤ 0.1%，S≤ 0.03%, Mg:0.011% ~0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0081]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0082]C:3.78%, Si:2.72%, Mn:0.15%, Cr:0.23%, Mo:0.27%, Cu:0.63%, Ti:0.13%, P:0.07%, S:0.025%, Mg:0.013%。
[0083]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB106 ;彈性模量為161581N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為97.2% ;抗彎強(qiáng)度為1200N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 709N/mm2。
[0084]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有85%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0085]實(shí)施例6
[0086]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0087]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0088]C:3.7% ~3.8%, Si:2.6% ~2.7%,Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.2% ~0.3%,Mo:0.25% ~0.3%, Cu:0.6% ~0.65%, Ti:0.05% ~0.1%，P ≤0.1%，S ≤ 0.03%, Mg:0.011% ~0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0089]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0090]C:3.72%, Si:2.69%, Mn:0.13%, Cr:0.24%, Mo:0.27%, Cu:0.61%, Ti:0.09%, P:0.08%, S:0.02%, Mg:0.014%。
[0091]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB105 ;彈性模量為159666N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為96.8% ;抗彎強(qiáng)度為1200N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 719N/mm2。
[0092]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有85%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0093]實(shí)施例7[0094]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0095]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0096]C:3.8% ~3.85%, Si:2.7% ~2.8%, Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.2% ~0.3%, Mo:0.25% ~0.3%, Cu:0.6% ~0.65%, Ti:0.1% ~0.15%, P < 0.1%，S < 0.03%, Mg:0.011% ~
0.015%，其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0097]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0098]C:3.81%, Si:2.74%, Mn:0.14%, Cr:0.24%, Mo:0.28%, Cu:0.62%, Ti:0.11%, P:
0.09%, S:0.03%, Mg:0.012%。
[0099]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB107 ;彈性模量為142389N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為97.3% ;抗彎強(qiáng)度為1250N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 705N/mm2。
[0100]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有80%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0101]實(shí)施例8
[0102]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0103]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0104]C:3.4% ~3.5%, S1:2.9% ~3.0%，Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.2% ~0.3%,Mo:0.25% ~
0.3%, Cu:0.55% ~0.6%, Ti:0.1% ~0.15%, P < 0.1%，S < 0.03%, Mg:0.011% ~0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0105]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0106]C:3.4%, Si:3.0%, Mn:0.18%, Cr:0.2%, Mo:0.3%, Cu:0.55%, Ti:0.1%，P:0.075%,S:0.03%, Mg:0.015%。
[0107]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB105 ;彈性模量為156748N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為95.4% ;抗彎強(qiáng)度為1300N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 698N/mm2。
[0108]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有80%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0109]實(shí)施例9
[0110]本實(shí)施例中的工藝條件、制造方法與實(shí)施例1相同，與實(shí)施例1的區(qū)別在于:
[0111]本實(shí)施例中蠕墨鑄鐵活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量的設(shè)計(jì)目標(biāo)為:
[0112]C:3.9% ~4.0%, Si:2.4% ~2.5%,Mn:0.1% ~0.3%, Cr:0.3% ~0.4%,Mo:0.2% ~
0.3%, Cu:0.5% ~0.6%, Ti:0.1% ~0.15%, P < 0.1%，S < 0.03%, Mg:0.011% ~0.015%,其余為Fe和不可避免雜質(zhì)。
[0113]對步驟B得到的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)毛坯進(jìn)行化學(xué)成分分析，得到的活塞環(huán)中的化學(xué)組分及重量百分含量為:
[0114]C:4.0%, Si:2.4%, Mn:0.3%, Cr:0.4%, Mo:0.2%, Cu:0.5%, Ti:0.15%, P:0.07%, S:
0.03%, Mg:0.011%。[0115]本實(shí)施例通過調(diào)整材質(zhì)中的化學(xué)組分并使用合理的鑄造生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)出的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的硬度為HRB107 ;彈性模量為143209N/mm2 ;熱穩(wěn)定性為96.6% ;抗彎強(qiáng)度為1300N/mm2 ;抗拉強(qiáng)度為 706N/mm2。
[0116]金相顯微組織:石墨形態(tài)為蠕蟲狀石墨，在其二維拋光平面上觀察到至少有80%的蠕蟲狀石墨，其余為球狀石墨；基體組織為回火索氏體。
[0117]本發(fā)明適用于螺墨 鑄鐵活塞環(huán)成品環(huán)高為0.8mm-8mm、內(nèi)徑為90mm-300mm的
活塞環(huán)鑄造。
【權(quán)利要求】
1.一種蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:所述蠕墨鑄鐵活塞環(huán)材質(zhì)中的化學(xué)組分及重量百分含量為
C:3.4% -4.0%, S1:2.4% -3.2%, Mn ≤ 0.3%, Cr:0.2% -0.4%, Mo:0.2% -0.6%, Cu:0.5% -1.0%，Ti:0.05% -0.15%, P ≤ 0.1%, S ≤ 0.05%, Mg:0.009% -0.02%，其余為 Fe 和不可避免雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法包括以下步驟: A、疊箱制作砂型； B、將制作蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的原材料按重量百分含量配比放入電爐內(nèi)熔煉，勻速升溫至過熱溫度進(jìn)行過熱處理，然后靜置使電爐內(nèi)的熔液溫度自然冷卻到1560°C-1600°C的出爐溫度； 在澆包包底凹坑中預(yù)埋占澆包容積0.3%-0.8%的稀土鎂蠕化劑，將電爐內(nèi)達(dá)到出爐溫度的熔液分兩次倒入燒包，第一次倒入占燒包2/3容積的熔液,之后靜置Imin-2min,第二次倒入占澆包1/3容積的熔液；其中在第二次倒入熔液的過程中用硅鍶孕育劑進(jìn)行兩次隨流孕育處理，兩次隨流孕育處理的孕育劑的加入總量為澆包容積的0.4%-0.8%，待澆包內(nèi)的澆注液的溫度降至1380°C-1440°C的澆注溫度后，澆注砂型制得毛坯； C、毛坯冷卻到室溫后，落砂分離開砂型和毛坯，對毛坯進(jìn)行拋丸處理； D、粗車毛坯后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，然后機(jī)械加工至設(shè)計(jì)尺寸，并進(jìn)行表面氮化處理，檢驗(yàn)合格后包裝入庫。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:步驟A中采用專用模板制作砂型，所述專用模板包括底板(I)、以及設(shè)置在底板(I)上的澆注系統(tǒng)；所述澆注系統(tǒng)包括與底板平面垂直相交的直澆道(2)，與直澆道相交并設(shè)置在底板中部的橫澆道(3)，底板(I)上沿橫澆道(3)的兩側(cè)對稱設(shè)置四個活塞環(huán)模型，所述活塞環(huán)模型通過內(nèi)澆道(4)與橫澆道(3)相連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:所述直澆道(2)垂直相交設(shè)置在橫燒道(3)的中心。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:步驟B中，進(jìn)行過熱處理的溫度為1580°C-1620°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:步驟B中在進(jìn)行兩次隨流孕育處理時,第一次孕育處理時加入的孕育劑粒度為3mm-6mm，孕育劑的加入量為燒包容積的0.2%-0.4% ;第二次孕育處理時加入的孕育劑粒度為Imm-3mm,孕育劑的加入量為澆包容積的0.2%-0.4%。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:步驟B中澆注液在澆注砂型制得毛坯時，澆注液在3min之內(nèi)澆注完畢。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蠕墨鑄鐵活塞環(huán)的制造方法，其特征在于:步驟D的調(diào)質(zhì)處理包括先淬火、后回火兩道工序，其中淬火溫度為900°C-940°C，保溫2h后油冷；回火溫度為520°C-560°C，保溫2h后出爐空冷至室溫。
【文檔編號】C22C37/06GK103451510SQ201310366867
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】王季明, 劉津東, 張彩霞, 王煥平 申請人:石家莊金剛凱源動力科技有限公司