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内燃机的气缸衬套
    本发明涉及内燃机特别是大型柴油机的一种气缸衬套。

    欧洲专利申请EP 0 525 540 A1提出了一种特别是大型柴油机的气缸衬套，这种衬套是用球墨珠光体铸铁作为基体合金铸成的，且铸铁的组织具有晶界明显的和网状均匀分布的渗碳体/斯氏体成分，其中晶面成分占3％～8％。基体合金中按重量百分比作为合金元素添加有0.01～0.03的硼和/或0.2～0.4的磷以及(需要时)0.1～0.3的钒。这种气缸衬套具有特别高的强度和特别好的耐磨和运转性能。现代大功率柴油机需要这样高的强度才能避免裂纹。

    本发明的任务是进一步改进这种气缸衬套在高温下的特性如耐热性、形状稳定性和耐磨性。

    本发明是这样解决这个任务的：用球墨和下列分析范围的珠光体铸铁制造内燃机特别是大型柴油机的气缸衬套：

    2.8～3.9碳(重量百分比)

    1.5～3.0硅(重量百分比)

    0.05～1.0锰(重量百分比)

    小于0.02硫(重量百分比)

    0.025～0.07镁(重量百分比)

    0.1～2.0铜(重量百分比)

    0.005～0.03硼(重量百分比)和/或

    0.1～0.4磷(重量百分比)

    0.1～2.0镍(重量百分比)

    0.1～1.0钼(重量百分比)

    0.05～0.5铬(重量百分比)

    0.01～0.05钛(重量百分比)

    0.002～0.014氮(重量百分比)

    0.005～0.1锡(重量百分比)

    余为铁。

    这种铸铁的组织具有明显晶界网状均匀分布的渗碳体/斯氏体成分，且其中的晶面成分占3％～8％。

    用添加的合金成分来使组织达到上述特性。按已知方式添加Mg或Mg加Ce来形成球墨。通过在球墨珠光体铸铁中添加微量的硼和/或磷和(需要时)钒时减少石墨成分，促进待凝固熔液的渗碳体/斯氏体析出和达到它的明显网状空间结构以及它的晶面成分。这种作为基体合金地球墨珠光体铸铁的分析范围是：

    2.8～3.9重量百分比的碳，

    1.5～3.0重量百分比的硅，

    0.05～1.0重量百分比的锰，

    小于0.02重量百分比的硫，

    0.025～0.07重量百分比的镁，

    0.1～2.0重量百分比的铜，

    余为铁。

    即按下列重量百分比添加：

    0.005～0.03重量百分比的硼，必要时加

    0.1～0.4重量百分比的磷，

    0.05～0.4重量百分比的钒。

    按下列分析范围添加其他的合金元素可以改进其他性能，如高温耐热性、形状稳定性，通过很细的珠光体、进一步减少铁氧体成分以及通过很硬的特种碳化物/氮化物来提高耐磨强度：

    0.1～2.0重量百分比的镍，

    0.1～1.0重量百分比的钼，

    0.05～0.5重量百分比的铬，

    0.01～0.05重量百分比的钛，

    0.002～0.0014重量百分比的氮，

    0.005～0.1重量百分比的锡，

    通过石墨形成珠体而可提高气缸衬套组织的抗拉强度和冲击韧性。

    通过组织中明显晶界渗碳体/斯氏体成分的特殊空间结构使气缸衬套的表面(象片状石墨合金铸铁那样)具有显微网状轮廓而保证了润滑膜的良好附着，这样就保证了气缸衬套表面上活塞环的良好运转性能。

    硼、磷、钒含量按上述分析范围调节，使铸件达到要求的特性并使特殊需要场合要求的特性理想化。例如磷提高耐磨强度，但却增加脆性，但三种合金成分硼、磷或钒使渗碳体/斯氏体成分达到最佳网状分布。硼对提高组织的耐磨强度最为理想，但达到的渗碳体/斯氏体成分的网状分布却不如碳理想，而钒对抗拉和耐磨强度有利，但几乎不能使渗碳体/斯氏体成分达到网状分布。因此，作为添加的合金成分没有硼和/或磷是不合适的。

    这样，就在铸造过程制造出一种比较有利的气缸衬套，这种气缸衬套不但能满足抗拉和耐磨强度的要求，而且还同时达到了良好润滑效果所需的表面性能。