[00326766]大型复杂蠕墨铸铁铸件制备工艺

　　一般发动机的缸体缸盖铸件采用灰铸铁或铝合金材质。灰铸铁的发展潜力有限，其强度提高的局限性是影响材料的铸造工艺性能。铝合金首先在耐高温性能、耐疲劳性能以及减震性能方面都低于铸铁；其次铸造性能也低于铸铁，导致生产的缸体缸盖铸件的壁厚大于灰铸铁，影响了在发动机上的广泛应用。

　　作为新型铸铁材料，蠕墨铸铁的力学性能受石墨形态影响，蠕虫状的石墨形态决定了蠕墨铸铁在力学性能上接近球墨铸铁，其铸造性能和导热性能接近于灰铸铁。美国铸造界认为蠕墨铸铁是最有潜力的金属材料之一，已用在制备排气管、玻璃模具、钢锭模、缸盖和制动盘等数百种铸件。可以毫不夸张的说，高性能蠕墨铸铁材料的研发水平及其产业化程度代表一个国家是否进入了“新铸铁时代”。

　　近年来，在充分认识蠕墨铸铁特殊性能的基础上，研究者加大了对蠕墨铸铁在发动机缸体缸盖上应用的研发力度。蠕墨铸铁在强度、刚度、疲劳强度方面均优于灰铸铁和铝合金。随着人类社会发展对节能减排重视程度的提升，蠕墨铸铁必将是制备发动机缸体缸盖的首选材料。蠕墨铸铁制造的发动机缸体缸盖能够满足使用寿命的要求，稳定尺寸，达到尾气排放法规的质量要求。另外，薄壁蠕墨铸铁生产的缸盖和缸体，不仅具有较高的强度（>400MPa）、良好的耐热疲劳性、致密性、减震性能和耐磨性，还具有优越的铸造工艺性能，能够生产出同灰铸铁相同复杂结构的缸体缸盖，更有助于进一步减少铸件的壁厚。德国EB（Eisenwerk Bruehl）公司开发的新一代薄壁蠕墨铸铁发动机缸体，主壁厚只有3。5mm，重量与铝合金缸体相当，而结构效率及体积大小明显优于铝合金。此外，蠕墨铸铁的生产成本也明显低于铝合金，用于生产灰铸铁缸体缸盖的设备和工艺装备也可直接用于蠕墨铸铁的生产。

　　本项目负责人近年来与常柴铸造厂合作研发了高品质的蠕墨铸铁缸体缸盖。在大量试验研究的基础上，使得铸件的性能及其蠕化效果均达到国家标准中RuT450牌号要求以上水平，这为薄壁蠕墨铸铁缸体缸盖的开发奠定了良好的基础。

　　产品性能、指标

　　蠕墨铸铁缸体缸盖的成分、组织和性能等特点如下：

　　1、成分特点：高的碳量易促进球状石墨的形成，故碳量不宜太高，选择C 3。6 -3。8%；硅的含量与基体组织有关，随着硅量增加，铁素体增多，珠光体减少，但硅量太低又会产生白口倾向，所以硅控制在Si1。6-1。9%；锰的存在有利于稳定珠光体组织，但太高易偏析，控制在Mn <0。3%；磷是有害元素，易产生磷共晶，增加脆性，含量尽可能低P≤0。06%；硫是最为有害元素，消耗蠕化剂，同时易产生硫化夹杂等缺陷，控制在S < 0。03%。

　　2、组织特点：蠕虫状石墨是片状石墨和球状石墨中间形态的石墨，外形短而厚，两头部圆滑，中间部分粗糙不平。蠕墨铸铁中的石墨主要为蠕虫状石墨，以及少量的球状石墨团状、团絮状石墨存在，不允许出现片状和细片状石墨。基体组织主要为珠光体。壁厚（≤12。5mm）蠕化率≥50%；壁厚（≥12。5mm）蠕化率≥80%。

　　3、性能特点：满足国家标准蠕墨铸铁GB/T26655-2011中RuT450牌号要求，硬度变化范围HRW200-250；伸长率1%以上，主要壁厚（30-60mm）抗拉强度≥400MPa，主要壁厚（≤30mm）抗拉强度≥450MPa。

　　4、工艺特点：对传统生产蠕墨铸铁工艺进行了优化，用于生产灰铸铁或铝合金缸体缸盖的设备也可直接应用于蠕墨铸铁的生产。

　　适用范围、市场前景

　　为了达到国家排放法规要求，满足市场需求，新产品单缸柴油机不断增大功率，多缸柴油机向大功率增压中冷方向发展，对柴油机缸体缸盖铸件的性能要求不断提高。因此，加快开发薄壁蠕墨铸铁缸体缸盖材料及其生产工艺，减轻铸件重量，提高铸件强度，提高发动机单位重量的功率，降低油耗，减少排放，提高产品市场竞争力，具有十分重要的现实意义。