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金属炉料与汽车缸体铸件的化学成分
2012/9/20 9:03:43
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金属炉料与汽车缸体铸件的化学成分
金属炉料通常由铸造生铁、回炉料和碳素废钢组成。炉料的组成对铸件的力学性能有明显的影响。随着铸造生铁加入量的增加，灰铸铁的抗拉强度显著下降，当加入量≥30%时，则σb值很低。因为生铁碳高硅低，晶粒粗大这种特性会遗传给灰铸铁。回炉料晶粒较细，所以增加回炉料，灰铸铁的抗拉强度有一定程度得提高。提高缸体铸件抗拉强度只要是增加废钢加入量，降低铁液的碳含量和增加铁液的氮含量。但用电炉熔化铁水时，精炼的时间不宜过长，否则铁液的氮含量超过0.01%时，将有产生气体缺陷的危险。
在实际生产中，炉料的组成一般为生铁：废钢：回炉料=2：3：5.
铸铁化学成分的选择
就灰铸铁而言，随着碳含量的增加，铁液的铸造性能越好，但灰铸铁的抗拉强度随着碳当量的提高而降低，碳当量过低还容易产生缩孔缺陷。为使缸体具有良好的铸造性能，我们选用较高碳含量（CE=3.95-4.15）其中C3.35-3.45,Si/C＜0.55.
为了保证缸体具有标准要求的本体强度和硬度，在化学成分中加入MN,Mo,Cu,Cr.当合金元素加入量＜1.0%时，提高灰铸铁抗拉强度的能力，由强到弱的顺序排列为Ni,Mn,Cu,Mo,V,Sn,Cu,Cr是强烈稳定珠光体的元素，但对细化珠光体作用很小、提高灰铸铁抗拉强度很大阻碍石墨化能力的作用也很大，白口倾向很大，在缸体生产中一般不使用。Mn是铸铁中稳定碳素体和促进珠光体的元素，但它会于S形成石墨非自发形核的核心MnS,促进铸铁石墨化。当CE较高时，铸铁自身的石墨数量多且粗，珠光体数量少，增加Mn含量，尽管石墨形态变化不会很大，但Mn对铸铁珠光体化的作用表现较强，故可提高抗拉强度。考虑到与S的中和作用，Mn以0.06%-0.8%为宜。Ni和Mo价格昂贵，尽量少用，我们不用Ni而用Cu代之。只有当Cu含量＞.5%时，灰铸铁的抗拉强度才会明显提高。所以加入0.55%的铜，不足的部分用Mo和Cr补充。加入合金元素，铸铁的白口倾向加大，铸造性能变差，缩松和缩孔倾向加大。灰铸铁的Cr含量越高缸体越容易产生缩孔废品，以Cr含量低于0.25%为宜。实践证明，当Cr含量高于0.25%时，缸体的机油泵侧和起吊支架旁会产生所裂。
综上述所述，我们选用HT300低合金灰铸铁，在化学成分上加入Cr0.15%-0.25%、Cu0.45%-0.55%、Mo0.30%-0.40%、Mn0.60%-0.80%,满足了发动机缸体力学性能要求。
南京固琦分析仪器制造有限公司技术部
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