專利名稱：凸輪軸用的合金鑄鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造凸輪軸的合金鑄鐵，尤其是內(nèi)燃機(jī)凸輪軸用的合金鑄鐵。
凸輪軸是內(nèi)燃機(jī)中啟閉氣缸氣門的重要零件，其凸輪部位的耐磨性直接影響內(nèi)燃機(jī)的性能。工作時(shí)，凸輪軸的凸輪工作面與氣門挺柱端面緊密接觸，形成一對(duì)摩擦副。當(dāng)凸輪軸高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，凸輪的工作面，尤其是凸輪的桃尖區(qū)的工作面與挺柱端面之間要承受反復(fù)的沖擊壓力和摩擦力，在這種高速交變載荷的作用下，凸輪的工作面會(huì)發(fā)生疲勞磨損，當(dāng)磨損量超過(guò)某一值時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的性能顯著下降。由于磨損率與磨損表面硬度成反比，因此對(duì)凸輪軸用的材料，不但要有較高的強(qiáng)度、韌性，而且凸輪工作面還應(yīng)具有受反復(fù)沖擊的耐磨硬度。根據(jù)凸輪軸的結(jié)構(gòu)，國(guó)內(nèi)外生產(chǎn)廠近期普遍采用價(jià)廉、剛度好的合金鑄鐵制造凸輪軸。機(jī)械工業(yè)出版社1991年9月出版的《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》第1卷第2-92頁(yè)表2.2-61介紹了一種用于制造凸輪軸的冷激合金鑄鐵的化學(xué)成分，這種冷激合金鑄鐵的白口硬度達(dá)到HRC45，心部抗拉強(qiáng)度σb為260MPa；在該手冊(cè)第2-78頁(yè)表2.2-29中還介紹了用于凸輪軸的另外四種可淬硬合金鑄鐵的化學(xué)成份及機(jī)械性能，白口硬度最高為HB321，心部抗拄強(qiáng)度σb＝247MPa。
現(xiàn)代的內(nèi)燃機(jī)，為了節(jié)能節(jié)材，提高性能，在顯著提高功率同時(shí)，采取縮小體積的措施，不但凸輪軸的體積被縮小，提高了發(fā)動(dòng)機(jī)的比質(zhì)量，而且凸輪工作面承受的交變脈沖載荷及頻率也提高了。這就要求制造凸輪軸的材料有較好的機(jī)械性能、更高的白口硬度。然而上述手冊(cè)所介紹的五種合金鑄鐵，還不能達(dá)到此類高的要求。
為此，本發(fā)明的目的是尋找一種既可冷激后產(chǎn)生白口，又能對(duì)冷激部進(jìn)行淬火的合金鑄鐵，并使該合金鑄鐵的灰口具有較好的綜合性能。
本發(fā)明采用可淬硬的冷激合金鑄鐵來(lái)解決上述目的的，其組成物的化學(xué)成分重量百分比是C 3.3～3.75Si 1.9～2.4Mn 0.6～0.9Cr 1.0-1.4 Mo 1.0～1.5Cu 0.2～0.4P 最大0.04 S 最大0.1其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
本發(fā)明的最佳化學(xué)成分重量百分比是C 3.4～3.6Si 2.1～2.3Mn 0.8～0.9Cr 1.2～1.4Mo 1.2～1.5Cu 0.2～0.4P 最大0.04S 最大0.1其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
由于本發(fā)明的合金鑄鐵中含Cr、Mo、Cu，并加大了Cr、Mo的配比，降低了P和S的含量，不但有利于防止或減少合金鑄鐵中有害的MoP4的產(chǎn)生，使合金鑄鐵的機(jī)械強(qiáng)度得到提高，而且還可提高該合金鑄鐵的可淬性能，從而在對(duì)凸輪桃尖區(qū)冷激后，還可對(duì)其表面進(jìn)行淬火處理，使凸輪冷激區(qū)的基本組織由冷激后的細(xì)片狀珠光體+萊氏體+針狀滲碳體轉(zhuǎn)化為表面淬火后的下貝氏體+索氏體+合金碳化物，凸輪冷激區(qū)的硬度可達(dá)到 HRC60～62，白口深度超過(guò)6mm，凸輪工作面的耐磨性能及疲勞強(qiáng)度得到進(jìn)一步提高，既延長(zhǎng)了凸輪軸的使用壽命，又能滿足高性能內(nèi)燃機(jī)凸輪軸的用材問題；此外，該合金鑄鐵采用價(jià)廉的元素材料，性價(jià)比得到進(jìn)一步的提高。
下面結(jié)合實(shí)施例，進(jìn)一步描述本發(fā)明。
本發(fā)明所述的凸輪軸用的合金鑄鐵主要由價(jià)廉的含F(xiàn)e、C、Si、Mn、Cr、Mo、Cu等元素材料經(jīng)混合、熔煉而成，它的化學(xué)成分的重量百分比為C 3.3～3.75Si 1.9～2.4Mn 0.6～0.9Cr 1.0～1.4 Mo 1.0～1.5Cu 0.2～0.4P 最大0.04S 最大0.1其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
用上述化學(xué)成分構(gòu)成的合金鑄鐵在鑄造凸輪軸過(guò)程中，用冷鐵對(duì)凸輪的冷激區(qū)快冷成型，然后對(duì)凸輪的冷激區(qū)再進(jìn)行表面淬火處理。在凸輪的冷激區(qū)，材料的基體組織為下貝氏體+索氏體+合金碳化物，表面硬度可提高到HRC60～62；心部和遠(yuǎn)離凸輪冷激區(qū)部位的基體組織為細(xì)片狀的珠光體+不大于5％的鐵素體+不大于15％的滲碳體，材料的抗拉強(qiáng)度σb≥260MPa；在過(guò)渡區(qū)的基體組織為麻口組織，滲碳體量較多，硬度較高。
實(shí)施例1凸輪軸用的合金鑄鐵的化學(xué)成分重量百分比為C 3.6～3.7Si 2.3～2.4Mn 0.7～0.8Cr 1.1～1.2Mo 1.4～1.5Cu 0.2～0.3P 0.04S 0.05其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。這種合金鑄鐵的白口硬度可達(dá)HRC60。實(shí)施例2凸輪軸用的合金鑄鐵的化學(xué)成分的重量百分比為C 3.3～3.4Si 1.9～2.0Mn 0.6～0.7Cr 1.3～1.4Mo 1.1～1.2Cu 0.3～0.4P 最大0.04S 最大0.1其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。這種合金鑄鐵的白口硬度可達(dá)HRC60。實(shí)施例3凸輪軸用的合金鑄鐵的化學(xué)成分的重量百分比為C 3.4～ 3.6Si 2.1～2 3Mn 0.8～0.9Cr 1.2～1.4 Mo 1.2～1.4Cu 0.2～0.4P 最大0.04 S 最大0.1其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。這種合金鑄鐵的白口硬度可達(dá)HRC62。實(shí)施例4凸輪軸用的合金鑄鐵的化學(xué)成分的重量百分比為C 3.6～3.75Si 1.9～2.1Mn 0.6～0.8Cr 1.2～1.3 Mo 1.4～1.5Cu 0.2～0.3P 最大0.04 S 最大0.1其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。這一種合金鑄鐵的白口硬度達(dá)HRC62。
權(quán)利要求
1.一種凸輪軸用的合金鑄鐵，其特征在于該合金鑄鐵的化學(xué)成分重量百分比為C 3.3～3.75 Si 1.9～2.4Mn 0.6～0.9Cr 1.0～1.4Mo 1.0～1.5Cu 0.2～0.4P 最大0.04S 最大0.1其余為Fe及不可避免的雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪軸用的合金鑄鐵，其特征在于該合金鑄鐵的最佳化學(xué)成分重量百分比為C 3.4～3.6Si 2.1～2.3Mn 0.8～0.9Cr 1.2～1.4Mo 1.2～1.5Cu 0.2～0.4P 最大0.04S 最大0.1其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種凸輪軸用的合金鑄鐵,它的化學(xué)成分含量為:C3.3～3.75%、Si1.9～2.4%、Mn0.6～0.9%、Cr1.0～1.4%、Mo1.0～1.5%、Cu0.2～0.4%、P最大為0.04%,S最大為0.1%,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì),用該合金鑄鐵制造的凸輪軸,可在冷激基礎(chǔ)上再進(jìn)行表面淬火處理,白口硬度可達(dá)HRC60～62,使凸輪的耐磨性能有進(jìn)一步提高,延長(zhǎng)了使用壽命。
文檔編號(hào)C22C37/00GK1243886SQ99117690
公開日2000年2月9日 申請(qǐng)日期1999年8月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年8月17日
發(fā)明者楊言榮, 徐志江, 項(xiàng)念祖, 傅寶海 申請(qǐng)人:浙江春暉集團(tuán)公司, 上虞市內(nèi)燃機(jī)配件廠