專利名稱：多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物及活塞環(huán)鑄件的生產(chǎn)工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于活塞環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，特指一種多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物及活塞環(huán)鑄件的生產(chǎn)工藝。
背景技術(shù)：
目前，社會(huì)上仍在用多元合金鑄鐵材質(zhì)的活塞環(huán)，如用合金鑄鐵、鎢釩鈦合金鑄鐵、銅鉻鉬合金鑄鐵、高合金鑄鐵等合金鑄鐵材質(zhì)制造的活塞環(huán)，由于它們的基體組織都是以珠光體為主材料，材料抗彎強(qiáng)度都比較低，一般為350N/mm2 500N/mm2，硬度為95 108HRB，耐磨性較差，該類活塞環(huán)往往不能滿足當(dāng)代高速、高強(qiáng)化、高性能、低排放、長(zhǎng)壽命內(nèi)燃機(jī)的要求?，F(xiàn)有的鑄態(tài)貝氏體灰鑄鐵活塞環(huán)，加入的主要合金元素是鎳和鉬(一般鎳含量為 1. 1 1. 4%，鉬含量為0. 8 1. 3% )，該種活塞環(huán)的主體組織為鑄態(tài)貝氏體，機(jī)械性能好， 耐磨性能好，但是該種活塞環(huán)生產(chǎn)成本高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有高強(qiáng)度，高耐磨性，高性價(jià)比等綜合性能的多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物及活塞環(huán)鑄件的生產(chǎn)工藝。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物，由下列重量百分比的物質(zhì)制備而成碳3. 1 3. 6 %，硅2. 1 2. 6 %，猛0. 5 1. 1 %，磷0. 3 0. 6 %，硫0. 1 0. 3 %，銅0. 5 1. 1 %，鉬0. 3 0. 6 %，鉻0. 05 0. 25 %，鈮0. 10 0. 15 %，釩0. 05 0. 15 %，鈦 0. 04 0. 13%，余量為 Fe。用多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件的生產(chǎn)工藝，按如下步驟進(jìn)行制備(1)各成份按如下的重量百分比進(jìn)行配料碳3. 1 3. 6，硅2. 1 2. 6，錳 0. 5 1. 1，磷0. 1 0. 3，硫0. 1 0. 3，銅0. 5 1. 1，鉬0. 3 0. 6，鉻0. 05 0. 25， 鈮0. 10 0. 15，釩0. 05 0. 15 鈦0. 04 0. 13，余量為 Fe。(2)用變頻感應(yīng)爐熔煉配料，控制鐵水出爐溫度為1450 1530°C ；(3)出爐前向變頻感應(yīng)爐內(nèi)加入鐵水質(zhì)量的0. 5 0. 7%的孕育劑進(jìn)行孕育處理；(4)采用砂箱型常規(guī)工藝生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件。上述的孕育劑是硅鋇鈣孕育劑或硅鍶孕育劑或硅鋇孕育劑。用上述組合物及工藝制作的多元合金化鑄鐵活塞環(huán)的石墨形狀為A型，復(fù)合基體主要為羽毛狀，針狀的鑄鈦貝氏體和彌散分布的鈮、釩、鈦元素、氮化物組成，活塞環(huán)的工作表面硬度為100 115HRB，抗彎強(qiáng)度為500N/mm2 700N/mm2，更適合當(dāng)代高速、高強(qiáng)化、高性能、低排放、長(zhǎng)壽命的內(nèi)燃機(jī)上使用。
本發(fā)明在碳、硅、錳、磷、硫普通元素化學(xué)成份的基礎(chǔ)上，加入鉬、鉻、鈮、釩、鈦5種優(yōu)化組合的合金元素，主要可以起到以下作用1、鉬、鉻的作用鉬鉻都是反石墨化元素，含量高時(shí)有白口傾向，都固溶于奧氏體中，在900 500 0C高溫區(qū)，采用急冷方式連續(xù)冷卻時(shí)，過(guò)冷奧氏體不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散分解，避免珠光體形成，分布較差，硬度較高，機(jī)加工性能差，且材料成本高。因此，同時(shí)加入銅、鉬、鉻三元素后，在上述同樣的工藝條件下，可穩(wěn)定獲得鑄態(tài)貝氏體，不但石墨形狀，分布及機(jī)加工性能得到明顯改善，而且鉬元素的用量可減少50%左右，材料成本明顯降低。2、鈮、釩、鈦的作用對(duì)石墨化而言，鈮是中性元素，釩是反石墨化元素，鈦含量小于0. 可促進(jìn)石墨化。由于鈮、釩、鈦元素的含量都低，因此，對(duì)活塞環(huán)鑄件石墨形狀、分布的影響并不大，鈮、釩、鈦元素都是強(qiáng)碳、氮化物形成元素，它們與碳氮有很強(qiáng)的影響及親和力，在本發(fā)明的活塞環(huán)中可以形成NbC, Nb (C、N)、VC、V (C、N)、TiC、Ti (C、N)等高硬度的碳、 氮化物，呈彌散分布，與鑄態(tài)貝氏體組成高耐磨性的復(fù)合基體，其顆粒大小一般為2-7 μ m, 其數(shù)量每平方毫米面積上大于50個(gè)，其顯微硬度達(dá)HV1500-2830，鈮、鋇、鈦元素對(duì)促進(jìn)形成鑄態(tài)貝氏體，也能起到良好的作用。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)突出且有益的技術(shù)效果是本發(fā)明的活塞環(huán)加入優(yōu)化合金元素后，得到的復(fù)合基體，優(yōu)于現(xiàn)有的活塞環(huán)的鑄態(tài)珠光體，耐磨性得到提高，機(jī)械性能(包括抗拉強(qiáng)度、硬度)與現(xiàn)有活塞環(huán)相當(dāng)，但生產(chǎn)成本降低，性價(jià)比高，是非常具有市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品，適用于制造當(dāng)代高速、高強(qiáng)化、高性能、低排放、長(zhǎng)壽命的內(nèi)燃機(jī)用活塞環(huán)。
具體實(shí)施例方式多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物，由下列重量百分比的物質(zhì)制備而成碳3. 1 3. 6 %，硅2. 1 2. 6 %，猛0. 5 1. 1 %，磷0. 3 0. 6 %，硫0. 1 0. 3 %，銅0. 5 1. 1 %，鉬0. 3 0. 6 %，鉻0. 05 0. 25 %，鈮0. 10 0. 15 %，釩0. 05 0. 15 %，鈦 0. 04 0. 13%，余量為 Fe。用多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物生產(chǎn)活塞環(huán)的生產(chǎn)工藝，按如下步驟進(jìn)行制備(1)各成份按如下的重量百分比進(jìn)行配料碳3. 1 3. 6，硅2. 1 2. 6，錳 0. 5 1. 1，磷0. 1 0. 3，硫0. 1 0. 3，銅0. 5 1. 1，鉬0. 3 0. 6，鉻0. 05 0. 25， 鈮0. 10 0. 15，釩0. 05 0. 15 鈦0. 04 0. 13，余量為 Fe。(2)用變頻感應(yīng)爐熔煉配料，控制鐵水出爐溫度為1450 1530°C ；(3)出爐前向變頻感應(yīng)爐內(nèi)加入鐵水質(zhì)量的0. 5 0. 7%的孕育劑進(jìn)行孕育處理；(4)采用砂箱型常規(guī)工藝生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件。上述的孕育劑是硅鋇鈣孕育劑或硅鍶孕育劑或硅鋇孕育劑。具體物質(zhì)重量百分比的選擇可在上述給出的范圍內(nèi)選取，均可達(dá)到本發(fā)明的積極效果例1、按照各化學(xué)成份重量百分含量為碳3. 3，硅2. 35，錳0. 65，磷0. 45，硫 0. 16，銅0. 66，鉬0. 42，鉻0. 07，鈮0. 12，釩0. 07，鈦0. 06，余量為 Fe，進(jìn)行配料，用
變頻感應(yīng)爐熔煉鐵水，在出爐前加入鐵水質(zhì)量0. 62%的硅鋇孕育劑，控制鐵水出爐溫度為1480°C鐵水出爐，用砂箱型常規(guī)工藝生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件，出箱后經(jīng)常規(guī)工藝(對(duì)步驟(4)活塞環(huán)鑄件車內(nèi)外圓、磨端面、開(kāi)口、定型形成活塞環(huán)產(chǎn)品)即可得到鑄態(tài)貝氏體的多元合金鑄鐵活塞環(huán)，其硬度為105HRB，抗彎強(qiáng)度為630N/mm2。例2、按照各化學(xué)成份重量百分含量為碳3. 15，硅2. 15，錳0. 55，磷0. 35， 硫0. 14，銅0. 70，鉬0. 55，鉻0. 055，鈮:0. 13，釩0. 06，鈦:0. 05，余量為 Fe，進(jìn)行配料，
用變頻感應(yīng)爐熔煉鐵水，在出爐前加入鐵水質(zhì)量0. 55%的硅鋇孕育劑，控制鐵水出爐溫度為1490°C鐵水出爐，用砂箱型常規(guī)工藝生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件，出箱后經(jīng)常規(guī)工藝即可得到鑄態(tài)貝氏體的多元合金鑄鐵活塞環(huán)，其硬度為103HRB，抗彎強(qiáng)度為550N/mm2。上述實(shí)施例僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非依此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，故凡依本發(fā)明的結(jié)構(gòu)、形狀、原理所做的等效變化，均應(yīng)涵蓋于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物，其特征在于由下列重量百分比的物質(zhì)制備而成碳 3. 1 3. 6 %，硅2. 1 2. 6 %，猛0. 5 1. 1%，磷0. 3 0. 6 %，硫0. 1 0. 3 %，銅0.5 1. 1%，鉬0. 3 0. 6%，鉻0. 05 0. 25%，鈮0. 10 0. 15%，釩0. 05 0. 15%， 鈦0. 04 0. 13%，余量為Fe。
2.用權(quán)利要求1所述的多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件的生產(chǎn)工藝，其特征在于按如下步驟進(jìn)行制備(1)各成份按如下的重量百分比進(jìn)行配料碳3.1 3. 6，硅2. 1 2. 6，錳0. 5 1.1，磷0. 1 0. 3，硫0. 1 0. 3，銅0. 5 1. 1，鉬0. 3 0. 6，鉻0. 05 0. 25，鈮 0. 10 0. 15，釩0. 05 0. 15 鈦0. 04 0. 13，余量為 Fe。(2)用變頻感應(yīng)爐熔煉配料，控制鐵水出爐溫度為1450 1530°C；(3)出爐前向變頻感應(yīng)爐內(nèi)加入鐵水質(zhì)量的0.5 0. 7%的孕育劑進(jìn)行孕育處理；(4)采用砂箱型常規(guī)工藝生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多元合金鑄鐵活塞環(huán)的生產(chǎn)工藝，其特征在于所述的孕育劑是硅鋇鈣孕育劑或硅鍶孕育劑或硅鋇孕育劑。
全文摘要
本發(fā)明屬于活塞環(huán)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物及活塞環(huán)鑄件的生產(chǎn)工藝，多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物，由下列重量百分比的物質(zhì)制備而成碳3.1～3.6％，硅2.1～2.6％，錳0.5～1.1％，磷0.3～0.6％，硫0.1～0.3％，銅0.5～1.1％，鉬0.3～0.6％，鉻0.05～0.25％，鈮0.10～0.15％，釩0.05～0.15％，鈦0.04～0.13％，余量為Fe；用多元合金鑄鐵活塞環(huán)組合物生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件的生產(chǎn)工藝，(1)按上述成份稱重，(2)用變頻感應(yīng)爐熔煉配料，(3)出爐前向變頻感應(yīng)爐內(nèi)加入鐵水質(zhì)量的0.5～0.7％的孕育劑(4)采用常規(guī)工藝生產(chǎn)活塞環(huán)鑄件，優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明制作的鑄件的耐磨性高，成本低，性價(jià)比高，適用于活塞環(huán)的生產(chǎn)。
文檔編號(hào)C22C37/10GK102212741SQ20111014850
公開(kāi)日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月3日
發(fā)明者江虹, 蔡金榕 申請(qǐng)人:浙江臺(tái)州金陶機(jī)械制造有限公司