金屬爐料與汽車(chē)缸體鑄件的化學(xué)成分
金屬爐料通常由鑄造生鐵、回爐料和碳素廢鋼組成。爐料的組成對(duì)鑄件的力學(xué)性能有明顯的影響。隨著鑄造生鐵加入量的增加，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度顯著下降，當(dāng)加入量≥30%時(shí)，則σb值很低。因?yàn)樯F碳高硅低，晶粒粗大這種特性會(huì)遺傳給灰鑄鐵。回爐料晶粒較細(xì)，所以增加回爐料，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度有一定程度得提高。提高缸體鑄件抗拉強(qiáng)度只要是增加廢鋼加入量，降低鐵液的碳含量和增加鐵液的氮含量。但用電爐熔化鐵水時(shí)，精煉的時(shí)間不宜過(guò)長(zhǎng)，否則鐵液的氮含量超過(guò)0.01%時(shí)，將有產(chǎn)生氣體缺陷的危險(xiǎn)。
在實(shí)際生產(chǎn)中，爐料的組成一般為生鐵：廢鋼：回爐料=2：3：5.
鑄鐵化學(xué)成分的選擇
就灰鑄鐵而言，隨著碳含量的增加，鐵液的鑄造性能越好，但灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度隨著碳當(dāng)量的提高而降低，碳當(dāng)量過(guò)低還容易產(chǎn)生縮孔缺陷。為使缸體具有良好的鑄造性能，我們選用較高碳含量（CE=3.95-4.15）其中C3.35-3.45,Si/C＜0.55.
為了保證缸體具有標(biāo)準(zhǔn)要求的本體強(qiáng)度和硬度，在化學(xué)成分中加入MN,Mo,Cu,Cr.當(dāng)合金元素加入量＜1.0%時(shí)，提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度的能力，由強(qiáng)到弱的順序排列為Ni,Mn,Cu,Mo,V,Sn,Cu,Cr是強(qiáng)烈穩(wěn)定珠光體的元素，但對(duì)細(xì)化珠光體作用很小、提高灰鑄鐵抗拉強(qiáng)度很大阻礙石墨化能力的作用也很大，白口傾向很大，在缸體生產(chǎn)中一般不使用。Mn是鑄鐵中穩(wěn)定碳素體和促進(jìn)珠光體的元素，但它會(huì)于S形成石墨非自發(fā)形核的核心MnS,促進(jìn)鑄鐵石墨化。當(dāng)CE較高時(shí)，鑄鐵自身的石墨數(shù)量多且粗，珠光體數(shù)量少，增加Mn含量，盡管石墨形態(tài)變化不會(huì)很大，但Mn對(duì)鑄鐵珠光體化的作用表現(xiàn)較強(qiáng)，故可提高抗拉強(qiáng)度。考慮到與S的中和作用，Mn以0.06%-0.8%為宜。Ni和Mo價(jià)格昂貴，盡量少用，我們不用Ni而用Cu代之。只有當(dāng)Cu含量＞.5%時(shí)，灰鑄鐵的抗拉強(qiáng)度才會(huì)明顯提高。所以加入0.55%的銅，不足的部分用Mo和Cr補(bǔ)充。加入合金元素，鑄鐵的白口傾向加大，鑄造性能變差，縮松和縮孔傾向加大。灰鑄鐵的Cr含量越高缸體越容易產(chǎn)生縮孔廢品，以Cr含量低于0.25%為宜。實(shí)踐證明，當(dāng)Cr含量高于0.25%時(shí)，缸體的機(jī)油泵側(cè)和起吊支架旁會(huì)產(chǎn)生所裂。
綜上述所述，我們選用HT300低合金灰鑄鐵，在化學(xué)成分上加入Cr0.15%-0.25%、Cu0.45%-0.55%、Mo0.30%-0.40%、Mn0.60%-0.80%,滿足了發(fā)動(dòng)機(jī)缸體力學(xué)性能要求。
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