发动机缸体用稀土钒钛合成铸铁及其生产方法.pdf

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种发动机缸体用稀土钒钛合
成铸铁及其生产方法，此种合成铸铁不仅能有效地消除缸体的夹渣、气孔、疏松等
缺陷，提高缸体的抗拉强度和硬度，从而延长缸体的使用寿命，而且铸造性和切削
加工性好。

本发明的目的是这样实现的：

1.添加RE(稀土)，以改变石墨的形态并净化铁水。

稀土，特别是含铈稀土能改变石墨的形态，使石墨由粗大长片状改变为粗短
片状或蚕蛹状，从而减小对基体的破坏，提高铸铁的抗拉强度，并使石墨在缸筒衍
磨时不易脱落，有利于消除疏松缺陷，解决试压的漏油漏水问题。稀土不仅能改变
石墨的形态，而且因其与氧、硫的亲合力强，还能净化铁水，消除缸体的夹渣和气
孔缺陷。

2.添加V、Ti，以强化基体。

钒(V)、钛(Ti)元素既能固溶于基体又能形成碳化钒(VC)、碳化钛(TiC)多角
形固体微粒沉淀于基体上，从而强化了基体，增加了基体的耐磨性，使缸体的使用
寿命提高。

3.添加Cu，以保证铸态珠光体在基体中稳定地达到90％以上。

Cu元素是促进珠光体化元素，它的加入能保证基体中所需的珠光体量。

4.采用合成铸造法。

生产时，采用少量生铁、大量废钢加石墨碳来合成，克服了各地生铁的遗传
性，便于调整和控制化学成分。
根据以上机理，本发明提供的合成铸铁的化学成分为(按重量百分比计)：
C 3.2～3.6％、Si 1.70～2.25％、Mn 0.6～0.8％、P 0.01～0.10％、S 0.02～
0.08％、V 0.10～0.20％、Ti 0.06～0.12％、Cu 0.50～0.70％、RE 0.01～0.03％，
其余Fe。

本发明提供的生产方法按以下步骤操作：

1.配料

配料方式为：废钢40～50％，回炉铁20～30％，钒钛生铁30～40％，C、Si、
Mn、Cu、RE元素根据计算所需量外加，化学成分中的V、Ti元素不需外加，由钒钛
生铁提供。

2.加料

加料顺序为：废钢→石墨碳→钒钛生铁→回炉铁。

3.熔炼

(1)熔化铁水

按上述加料顺序加完钒钛生铁后开机熔化，待开始熔化后陆续加入回炉铁，
直至加完所配回炉铁并完全熔化成铁水。

(2)调整C、Si、Mn量

将熔化的铁水升温至1500-1550℃取样，快速测定C、Si含量并按所需量进
行调整，然后加入所配锰铁熔化。

(3)复合孕育

将熔融的高温铁水倾入预先装好稀土、硅铁和铜的浇包内将它们冲化，进行
孕育处理。

(4)铁水调处

将浇包内孕育处理后的铁水回入炉中拌匀并升温至1500-1550℃出炉，铁水
的浇注温度控制在1400～1420℃。

4.浇注

将调处好的铁水浇入铸型。

本发明提供的方法在熔炼时采用电炉或冲天炉加电炉双联熔炼。

本发明提供的合成铸铁，其铸态组织和机械性能如下：

石墨形态    短片状+蚕蛹状+团絮状(少量)

基体组织    珠光状(＞90％)+铁素体(少量)+粒状钒钛碳化物

抗拉强度    σ_b＝280～350MPa

硬度(布氏)  HB＝170～240

本发明具有以下优点：

1.化学成分的选择和配套的生产方法使铸铁的组织和铸造性能满足缸体的
要求，因而能有效地消除夹渣、气孔、疏松等缺陷，提高其机械性能，使所生产的缸
体铸坯件衍磨后成品率达90％。

2.配料时废钢多、生铁少，既利用了废物，又降低了成本，并便于调整化学成
分。

3.生铁采用钒钛铁，既满足了化学成分中的钒钛含量，又可降低成本(攀钢钒
钛铁比东北本溪铁价格低20％)。

4.加料顺序使外加石墨碳能完全熔于铁水内。

5.复合孕育能减少孕育衰退，保证孕育效果。