无缸套汽车柴油发动机缸体材料的研究与应用

408 汽车工程 2003年(第25卷)第4期

表1 相同铁水条件下孕育剂试验数据

编号402403404502503504

化学成分/%

C3 213 183 213 473 453 42

Si1 871 871 871 971 921 92

Cu0 430 430 410 410 440 44

0 810 0450 0720 270 840 0450 0730 270 820 0450 0710 220 870 0450 0620 220 860 0470 0650 20 890 0450 0690 25

CE/%3 833 803 834 134 094 06

孕育剂75SiFe60SiFe+40BaSi40SiFe+60BaSi

75SiFe60SiFe+40BaSi40SiFe+60BaSi

机械性能

b/MPa硬度/HB255275310230255275

207215222200215200

Sc0 9480 9390 9481 0341 0321 019

RG1 0551 1971 3931 4991 6451 656

RH1 0180 9730 9390 9941 0130 905

表2 阶梯试块硬度数据

孕育剂60%SiFe+40%BaSi60%BaSi+40%SiFe

75FeSi80%BaSi+20%SiFe

CE/%4 044 074 054 11

不同壁厚的HB值6

1225

HBmax

19122314

220208

无缸套汽车柴油发动机缸体材料的研究与应用

201203210206198203208194189185205210196197

图1 Cr含量对抗拉强度及白口宽的影响

用SB孕育后,铁水壁厚敏感性较低,硬度差较小。其原因在于当SiFe熔入液体中后

[1]

验时,碳当量为3 95%~4 05%,Cr含量为0 20%~0 25%,用SB孕育剂,孕育量为0 4%。试验结果见表4及图2。

表4 Cu对灰铸铁性能的影响

试验号CE/%Cr含量/%Cu含量/%Cr/Cu比 b/MPaHB

白口宽度/mm

5014 010 220 251 1 142152033 76

5024 030 220 381 1 732302003 88

5034 090 200 441 2 22552153 78

5054 090 250 591 2 362702293 18

10313 950 250 781 3 122702173 64

,在熔体中形成

富Si和富C区,为石墨的形核创造了条件。同时Si还可以形成硅酸盐,增加了异质晶核数量,细化石墨。而Ba的加入,可以延缓C和Si的扩散,使浓度起伏得以长时间保持,因而延长孕育效果的有效时间[2]。同时Ba的加入,可以改善铸件断面组织的均匀性。用SB孕育时,可以提高灰铸铁组织中初生奥氏体的数量,使奥氏体分枝增加,趋于呈等轴晶形态分布,提高灰铸铁的机械性能[3]。所以试验选用SB作为试验用孕育剂。

2 2 2 Cr对灰铸铁性能的影响

铸铁的碳当量为3 90%~4 02%,Cu含量为0 40%~0 45%,用SB孕育剂,孕育量为0 4%。不同含Cr量的试验结果见表3。图1为Cr含量对抗拉强度及白口宽度的影响。由图可见当Cr含量小于0 2%时,随含Cr量的增加,抗拉强度几乎线性上升。当含Cr量大于0 20%后,Cr含量的提高对抗拉强度则已无明显影响。图1还表明,Cr含量越高,铁水的白口宽度越大。根据上述分析,试验条件下,铁水中合适的含Cr量为0 20%~0 25%。

表3 Cr含量对灰铸铁性能的影响

试验号CE/%Cr含量/% b/MPa

9064 010230224

9074 010 10250220

10013 930 15275209

10033 930 20295197

10023 910 24285200

10043 910 28285209

10063 910 32290215

由表4及图2可见,随含Cu量的增加,抗拉强度显著增加。当含Cu量大于0 4%时,抗拉强度增加的趋势明显缓和。当含Cu量超过0 5%后,抗拉强度变化很

小。含Cu量的变化对白口宽度几乎没有影响。在铁水中加入Cu的目的有两个方面。一是稳定细化珠光体;二是利用Cu的石墨化的作用,抵消Cr增大白口的不利影响,保证铁水的铸造工艺性能。所以确定灰铸铁中合金元素加入量为0 2%~0 25%Cr,0 4%~0 5%Cu。

图2 Cu对灰铸铁抗拉强度的影响