技術領域
本發明屬于機械領域，具體涉及一種發動機缸體用合金鑄鐵及其制法與應用。
背景技術：
合金鑄鐵(alloy cast iron)是指在普通鑄鐵中加入合金元素而具有特殊性能的鑄鐵。通常加入的合金元素有硅、錳、磷、鎳、鉻等。合金鑄鐵根據合金元素的加入量分為低合金鑄鐵 (合金元素含量<3%)、中合金鑄鐵(合金元素含量為>10%)。合金元素能使鑄鐵基體組織發生變化，從而使鑄鐵獲得特殊的耐熱、耐磨、耐腐蝕、無磁和耐低溫等物理化學性能，這種鑄鐵也叫"特殊性能鑄鐵"。因此其廣泛用于機器制造、冶金礦山、化工、儀表工業以及冷凍技術等部門。
隨著社會的發展，汽車作為一種代步工具日益受到人們的歡迎，汽車的普及率得到大大提升，但是現有的汽車配件通常由鋼、鐵等材料制成，不僅沉重、易腐蝕，還不耐熱嚴重影響汽車的使用，給人們的出行安全帶來很大隱患。
技術實現要素：
針對現有技術的不足，本發明的主要目的在于提供一種發動機缸體用合金鑄鐵及其制法與應用。
為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：
一種發動機缸體用合金鑄鐵，其包括按重量份數計算的如下組分C 2.8-3.2份、Si 2.2-2.6份、Ni 4.4-4.8份、Pb 0.08-0.14份、V 0.05-0.1份、Bi 0.04-0.08份、Cr 1.9-2.3份、Cu 3.5-4.0份、Mn 0.2-0.4份、In 0.3-0.6份、Ge 0.2-0.4份、La 0.05-0.1份、Pm 0.04-0.08份、Gd 0.03-0.06份、P 0.04-0.07份、S 0.02-0.04份、Mo 0.04-0.15份、石墨粉體8-10份、Fe 80-84份。
在一些實施方案之中，所述的發動機缸體用合金鑄鐵包括按重量份數計算的如下組分C 2.8份、Si 2.2份、Ni 4.4份、Pb 0.08份、V 0.05份、Bi 0.04份、Cr 1.9份、Cu 3.5份、Mn 0.2份、In 0.3份、Ge 0.2份、La 0.05份、Pm 0.04份、Gd 0.03份、P 0.04份、S 0.02份、Mo 0.04份、石墨粉體8份、Fe 80份。
在一些實施方案之中，所述石墨粉體的粒度為4-6mm。
在一些實施方案之中，Si、Ni、Pb、V、Bi、In、La的質量比為20-24：46-48：1-1.4：0.8-1：0.6-0.8：3-6：0.5-1。
本發明還提供了上述發動機缸體用合金鑄鐵的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一、按上述的發動機缸體用合金鑄鐵稱取各組分；
步驟二、將C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1200-1300℃，制得組分Ⅰ；
步驟三、將Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1500-1600℃，制得組分Ⅱ；
步驟四、將組分Ⅰ加入到組分Ⅱ中，之后加入石墨粉體并攪拌均勻，溫度達到1400℃時進行脫氧出爐即可；
步驟五、將步驟四出爐后的液體澆鑄于預先準備好的造型砂箱，經自然冷卻后即成為所需要的發動機缸體用合金鑄鐵。
在一些實施方案之中，步驟二中熔煉后保持溫度為1250℃。
在一些實施方案之中，步驟三中熔煉后保持溫度為1550℃。
在一些實施方案之中，所述的步驟五包括將步驟四出爐后的液體覆蓋聚渣劑以除去廢渣。
在一些較為具體的實施方案之中，所述的步驟五包括將步驟四出爐后的液體覆蓋聚渣劑靜止7-9min以除去廢渣，期間保持溫度為1200℃。
本發明還提供了一種汽車用發動機缸體，該發動機缸體由上述發動機缸體用合金鑄鐵制成。
與現有技術相比，本發明的優點包括：
1. 本發明提供了一種發動機缸體用合金鑄鐵，通過在組分中添加Si、Ni、Pb、V、Bi、In、La、石墨粉體、Pm和Mo，使得本發明的合金鑄鐵具有耐腐蝕、耐熱等特性，同時本發明與鐵、鋼等材質相比大大減輕了汽車的重量。
2. 本發明提供的一種發動機缸體用合金鑄鐵通過固定Si、Ni、Pb、V、Bi、In和La的重量比進一步確保了材料的耐熱和耐腐蝕性，有力保證了發動機的安全性，大大保障了人們的出行安全。
3. 本發明還供了所述發動機缸體用合金鑄鐵的制備方法，該方法操作簡單、方便，通過該方法制備的合金鑄鐵具有性能穩定、堅固可靠的優點。
具體實施方式
鑒于現有技術中的不足，本案發明人經長期研究和大量實踐，得以提出本發明的技術方案。如若干實施例對該技術方案、其實施過程及原理等作進一步的解釋說明。
一種發動機缸體用合金鑄鐵，其包括按重量份數計算的如下組分C 2.8-3.2份、Si 2.2-2.6份、Ni 4.4-4.8份、Pb 0.08-0.14份、V 0.05-0.1份、Bi 0.04-0.08份、Cr 1.9-2.3份、Cu 3.5-4.0份、Mn 0.2-0.4份、In 0.3-0.6份、Ge 0.2-0.4份、La 0.05-0.1份、Pm 0.04-0.08份、Gd 0.03-0.06份、P 0.04-0.07份、S 0.02-0.04份、Mo 0.04-0.15份、石墨粉體8-10份、Fe 80-84份。
進一步的，本發明還提供了上述發動機缸體用合金鑄鐵的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一、按上述的發動機缸體用合金鑄鐵稱取各組分；
步驟二、將C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1200-1300℃，制得組分Ⅰ；
步驟三、將Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1500-1600℃，制得組分Ⅱ；
步驟四、將組分Ⅰ加入到組分Ⅱ中，之后加入石墨粉體并攪拌均勻，溫度達到1400℃時進行脫氧出爐即可；
步驟五、將步驟四出爐后的液體澆鑄于預先準備好的造型砂箱，經自然冷卻后即成為所需要的發動機缸體用合金鑄鐵。
進一步的，本發明還提供了一種汽車用發動機缸體，該發動機缸體由上述發動機缸體用合金鑄鐵制成。
實施例1
一種發動機缸體用合金鑄鐵，其包括按重量份數計算的如下組分C 2.8份、Si 2.2份、Ni 4.4份、Pb 0.08份、V 0.05份、Bi 0.04份、Cr 1.9份、Cu 3.5份、Mn 0.2份、In 0.3份、Ge 0.2份、La 0.05份、Pm 0.04份、Gd 0.03份、P 0.04份、S 0.02份、Mo 0.04份、石墨粉體8份、Fe 80份。在一些實施方案之中，所述石墨粉體的粒度為4mm。
本發明還提供了上述發動機缸體用合金鑄鐵的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一、按上述的發動機缸體用合金鑄鐵稱取各組分；
步驟二、將C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1200℃，制得組分Ⅰ；
步驟三、將Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1500℃，制得組分Ⅱ；
步驟四、將組分Ⅰ加入到組分Ⅱ中，之后加入石墨粉體并攪拌均勻，溫度達到1400℃時進行脫氧出爐即可；
步驟五、將步驟四出爐后的液體澆鑄于預先準備好的造型砂箱，經自然冷卻后即成為所需要的發動機缸體用合金鑄鐵。
在一些實施方案之中，步驟二中熔煉后保持溫度為1250℃。
在一些實施方案之中，步驟三中熔煉后保持溫度為1550℃。
在一些實施方案之中，所述的步驟五包括將步驟四出爐后的液體覆蓋聚渣劑以除去廢渣。
在一些較為具體的實施方案之中，所述的步驟五包括將步驟四出爐后的液體覆蓋聚渣劑靜止7min以除去廢渣，期間保持溫度為1200℃。
本發明還提供了一種汽車用發動機缸體，該發動機缸體由上述發動機缸體用合金鑄鐵制成。
實施例2
一種發動機缸體用合金鑄鐵，其包括按重量份數計算的如下組分C 3.2份、Si 2.6份、Ni 4.8份、Pb 0.14份、V0.1份、Bi 0.08份、Cr 2.3份、Cu 4.0份、Mn0.4份、In 0.6份、Ge 0.4份、La 0.1份、Pm 0.08份、Gd 0.06份、P 0.07份、S 0.04份、Mo 0.15份、石墨粉體10份、Fe 84份。
在一些實施方案之中，所述石墨粉體的粒度為6mm。
本發明還提供了上述發動機缸體用合金鑄鐵的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一、按上述的發動機缸體用合金鑄鐵稱取各組分；
步驟二、將C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1300℃，制得組分Ⅰ；
步驟三、將Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1600℃，制得組分Ⅱ；
步驟四、將組分Ⅰ加入到組分Ⅱ中，之后加入石墨粉體并攪拌均勻，溫度達到1400℃時進行脫氧出爐即可；
步驟五、將步驟四出爐后的液體澆鑄于預先準備好的造型砂箱，經自然冷卻后即成為所需要的發動機缸體用合金鑄鐵。
在一些較為具體的實施方案之中，所述的步驟五包括將步驟四出爐后的液體覆蓋聚渣劑靜止9min以除去廢渣，期間保持溫度為1200℃。
本發明還提供了一種汽車用發動機缸體，該發動機缸體由上述發動機缸體用合金鑄鐵制成。
實施例3
一種發動機缸體用合金鑄鐵，其包括按重量份數計算的如下組分C 3份、Si 2份、Ni 4.6份、Pb 0.1份、V 0.08份、Bi 0.06份、Cr 2.1份、Cu 3.75份、Mn 0.3份、In0.3份、Ge 0.3份、La 0.05份、Pm 0.06份、Gd 0.045份、P 0.055份、S 0.03份、Mo 0.095份、石墨粉體9份、Fe 82份。
在一些實施方案之中，所述石墨粉體的粒度為5mm。
本發明還提供了上述發動機缸體用合金鑄鐵的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一、按上述的發動機缸體用合金鑄鐵稱取各組分；
步驟二、將C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1250℃，制得組分Ⅰ；
步驟三、將Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1550℃，制得組分Ⅱ；
步驟四、將組分Ⅰ加入到組分Ⅱ中，之后加入石墨粉體并攪拌均勻，溫度達到1400℃時進行脫氧出爐即可；
步驟五、將步驟四出爐后的液體澆鑄于預先準備好的造型砂箱，經自然冷卻后即成為所需要的發動機缸體用合金鑄鐵。
在一些較為具體的實施方案之中，所述的步驟五包括將步驟四出爐后的液體覆蓋聚渣劑靜止8min以除去廢渣，期間保持溫度為1200℃。
本發明還提供了一種汽車用發動機缸體，該發動機缸體由上述發動機缸體用合金鑄鐵制成。
實施例4
一種發動機缸體用合金鑄鐵，其包括按重量份數計算的如下組分C 3份、Si 2.4份、Ni 4.8份、Pb 0.14份、V 0.1份、Bi 0.08份、Cr 2.1份、Cu 3.75份、Mn 0.3份、In0.6份、Ge 0.3份、La 0.1份、Pm 0.06份、Gd 0.045份、P 0.055份、S 0.03份、Mo 0.095份、石墨粉體9份、Fe 82份。
在一些實施方案之中，所述石墨粉體的粒度為5mm。
本發明還提供了上述發動機缸體用合金鑄鐵的制備方法，其包括以下步驟：
步驟一、按上述的發動機缸體用合金鑄鐵稱取各組分；
步驟二、將C、Si、Ni、Pb、V、Cr 、Cu和一半重量的Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1250℃，制得組分Ⅰ；
步驟三、將Bi、Mn、In、Ge、La、Pm、Gd、P、S、Mo和剩余Fe放于電爐中冶煉，熔煉后保持溫度為1550℃，制得組分Ⅱ；
步驟四、將組分Ⅰ加入到組分Ⅱ中，之后加入石墨粉體并攪拌均勻，溫度達到1400℃時進行脫氧出爐即可；
步驟五、將步驟四出爐后的液體澆鑄于預先準備好的造型砂箱，經自然冷卻后即成為所需要的發動機缸體用合金鑄鐵。
在一些較為具體的實施方案之中，所述的步驟五包括將步驟四出爐后的液體覆蓋聚渣劑靜止8min以除去廢渣，期間保持溫度為1200℃。
本發明還提供了一種汽車用發動機缸體，該發動機缸體由上述發動機缸體用合金鑄鐵制成。
以上實施例結果表明：本發明的發動機缸體用合金鑄鐵與常規材料的發動機鋼鐵相比，能承受的溫度上升8-10℃，而耐腐蝕時間延長3-4周。
應當理解，上述實施例僅為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。