合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的試制

柯志敏（廣州柴油機(jī)廠，廣州 510371）

合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的試制

柯志敏（廣州柴油機(jī)廠，廣州 510371）

通過(guò)嚴(yán)格控制鐵液溫度、化學(xué)成分及熔煉過(guò)程，生產(chǎn)的合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均優(yōu)于普通蠕墨鑄鐵氣缸蓋，而且合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的每噸原材料成本比普通蠕墨鑄鐵的低500～650元。

合成蠕墨鑄鐵；氣缸蓋；蠕化率；力學(xué)性能；成本

我廠某系列柴油機(jī)選用蠕墨鑄鐵RuT340（JB/T4403—1999）作為氣缸蓋的材料,主要考慮到蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能與球墨鑄鐵接近,同時(shí)又具有相當(dāng)高的導(dǎo)熱性。目前采用大量生鐵+回爐料+廢鋼的普通蠕墨鑄鐵熔煉技術(shù),鑄件各項(xiàng)性能如下：蠕化率70%～80%，抗拉強(qiáng)度500～600MPa，伸長(zhǎng)率2%～4%。隨著該系列柴油機(jī)產(chǎn)銷(xiāo)大增和功率的不斷提高，對(duì)其性能提出更高的要求：蠕化率≥75%，抗拉強(qiáng)度≥550MPa，伸長(zhǎng)率≥3%。因此如何提高質(zhì)量和降低成本顯得尤為重要。通過(guò)分析和查閱相關(guān)資料，采用少量生鐵+回爐料+廢鋼+增碳劑的合成蠕墨鑄鐵熔煉技術(shù)進(jìn)行試制。

1 試制方法

1.1 原材料配比

原材料配比方案如表1，原鐵液目標(biāo)成分：3.60%～3.80%C，1.20%～1.50%Si，0.30%～0.50%Mn，≤0.070%P，≤0.020%S。

表1 原材料配比方案（kg）

1.2 熔煉工藝

采用1.5t中頻熔煉爐按照表1中方案1、2熔煉，加料順序?yàn)椋杭蛹s150kg回爐料（或生鐵）→加廢鋼→加增C劑→加剩余的回爐料，增C劑（粒度1～3mm）隨廢鋼分批加入。升溫至1430℃時(shí)取樣用德國(guó)SPECTRO M7光譜分析儀分析成分并對(duì)照目標(biāo)成分進(jìn)行調(diào)整后，1450+10℃出鐵液進(jìn)行蠕化孕育處理。

采用沖入法進(jìn)行蠕化處理,在澆包底放置0.8%WCA－4A 型蠕化劑（3%～5%Mg，10%～12%RE，38%～43%Si）、蠕化劑表面覆蓋0.1%～0.2%的增碳劑（目的是促進(jìn)石墨形核和孕育作用）和0.2%～0.3%的電解銅,同時(shí)鐵液出到一半時(shí)加入1.0%VI270孕育劑（70%～75%Si，1.5%～2.5%Ba，1.0%～2.0%Ca） 進(jìn)行孕育處理。處理后的鐵液澆注4個(gè)氣缸蓋,最后澆注單鑄Y型試塊如圖1所示,整個(gè)澆注過(guò)程控制在10min內(nèi)完成。

1.3 試樣制備與檢測(cè)

蠕化孕育處理后取蘑菇樣在SPECTRO M7型光譜分析儀分析化學(xué)成分。單鑄試塊連氣缸蓋毛坯同爐進(jìn)行消除應(yīng)力處理，具體熱處理工藝：以50～80℃/h升溫至500～550℃后保溫5h，然后隨爐冷卻至150℃再出爐空冷。然后加工成圖2所示尺寸的試棒，試棒在WA－600型電液式萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行拉伸測(cè)試，同時(shí)在XJG－05大型金相顯微鏡觀察組織。

2 試制結(jié)果與經(jīng)濟(jì)效益分析

合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的化學(xué)成分見(jiàn)表2，組織和力學(xué)性能見(jiàn)表3。

表2 化學(xué)成分

表3 金相組織和力學(xué)性能

機(jī)加工結(jié)果顯示：上述8爐次32個(gè)氣缸蓋經(jīng)加工、試水壓后，只有第1爐、第4爐各1件出現(xiàn)縮松和夾渣缺陷，其余均合格，合格率為93.75%。

經(jīng)濟(jì)效益分析見(jiàn)表4，按2009年10月份原材料價(jià)格（其中回爐料也按市場(chǎng)價(jià)計(jì)算）得出的每1.5噸鐵液的材料成本價(jià)。由表4可計(jì)算：方案1的合成蠕墨鑄鐵每噸原材料的成本價(jià)比普通蠕墨鑄鐵低656.5元；方案2的合成蠕墨鑄鐵每噸原材料的成本價(jià)比普通蠕墨鑄鐵低542元。

表4 合成蠕墨鑄鐵與普通蠕墨鑄鐵每1.5噸鐵液的材料成本

3 結(jié)論

（1）中頻熔煉爐的溫度和成分可控性為生產(chǎn)合格的合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋提供了良好的保障；增碳劑隨廢鋼分批加入的方法確保C的吸收率達(dá)到80%以上。

（2）所試制的32個(gè)合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋金相組織和力學(xué)性能均符合技術(shù)要求,甚至優(yōu)于普通蠕墨鑄鐵氣缸蓋;機(jī)加工后成品率高。因此在以后生產(chǎn)氣缸蓋過(guò)程中,合成蠕墨鑄鐵代替普通蠕墨鑄鐵是可靠、可行的。

（3）合成蠕墨鑄鐵取消大量生鐵熔煉后,消除了生鐵的粗大石墨和遺傳性的不良影響,熔煉易控制;同時(shí)在蠕化劑表面覆蓋0.1%～0.2%的增碳劑促進(jìn)石墨形核和孕育作用,對(duì)提高合成蠕墨鑄鐵的技術(shù)指標(biāo)發(fā)揮重要作用。

（4）合成蠕墨鑄鐵所帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益是比較可觀的,成本價(jià)比普通蠕墨鑄鐵低500～650元/噸。

Trial Production of Cylinder Head of Compound Vermicular Cast Iron

KE ZhiMin
（Guangzhou Diesel Engine Works ，Guangzhou 510371，China）

With strict temperature control of liquid iron,chemical composition and melting process,each technology index of produced cylinder head of compound vermicular cast iron has been better than that of cylinder head of common vermicular cast iron.Forether more the cost has been lower BMB 500～650 Yuan per ton than that of common ones.

Compound vermicular cast iron；Cylinder head；Vermicular ratio；Mechanics properties；Cost

TG143.49;

A；

1006－9658（2010）02－2

2009－11－12

2009－152

柯志敏（1980－），男，工程師，主要從事鑄造車(chē)間現(xiàn)場(chǎng)管理和鑄鐵熔煉工作