缸體用蠕墨鑄鐵的開發(fā)及耐磨性研究.pdf

1、蠕蟲狀的石墨使得蠕墨鑄鐵不僅具有遠(yuǎn)高于灰鑄鐵的強(qiáng)度(＞400MPa)和耐熱疲勞性能，而且，蠕蟲狀的石墨使得蠕墨鑄鐵鑄件產(chǎn)品具有優(yōu)良的致密性、減震性能和摩擦學(xué)性能。此外，蠕墨鑄鐵還具有和灰鑄鐵鑄件同樣優(yōu)異的鑄造工藝性能，使其成為替代灰鑄鐵生產(chǎn)缸體鑄件的第一選擇。由于蠕墨鑄鐵的高強(qiáng)度，可進(jìn)一步減少鑄件的薄厚，壁厚可減至3.5mm，缸體的重量和鋁合金缸體相當(dāng)，而其體積以及結(jié)構(gòu)效率明顯優(yōu)于灰鑄鐵缸體。目前開發(fā)薄壁蠕墨鑄鐵缸體以及無缸套缸體缸蓋一

2、體機(jī)，已經(jīng)成為汽車發(fā)動機(jī)研究的一個熱點(diǎn)。本課題在前期工作的基礎(chǔ)上，試驗(yàn)研究了:蠕化劑的添加量對蠕墨鑄鐵缸體產(chǎn)品的蠕化程度的影響;Cu元素、Sn元素的添加量對蠕墨鑄鐵鑄件產(chǎn)品的基體組織和性能的影響。并在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)研究了蠕墨鑄鐵的蠕化程度、Cu和Sn合金的加入對蠕墨鑄鐵磨損性能的影響。為將來進(jìn)一步開發(fā)蠕墨鑄鐵無缸套發(fā)動機(jī)缸體、缸體缸蓋一體發(fā)動機(jī)的提供材料試驗(yàn)基礎(chǔ)。
　　磨損試驗(yàn)在M-2000型磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行。討論不同蠕化程度

3、的蠕墨鑄鐵鑄件產(chǎn)品的摩擦性能，分析其磨損機(jī)理。討論了Cu元素和Sn元素對蠕墨鑄鐵產(chǎn)品的摩擦性能的影響，并進(jìn)行磨損機(jī)理分析。用電子天平測量蠕墨鑄鐵產(chǎn)品試樣的磨損量;利用光學(xué)顯微鏡，觀察蠕墨鑄鐵產(chǎn)品的石墨形態(tài)和基體組織;利用電子掃描顯微鏡(SEM)，觀察磨痕形貌;并利用EDS分析蠕墨鑄鐵產(chǎn)品成分。
　　其主要研究結(jié)果表明:
　　(1)蠕化劑(ZDCV-12)添加量增加，鑄件中的石墨形態(tài)由片狀向蠕蟲狀轉(zhuǎn)變。當(dāng)蠕化劑的加入量到0.3

4、4％時，蠕化率達(dá)到最高值90％以上，此時，試樣抗拉強(qiáng)度為453MPa，硬度為201HB，伸長率為1.5％。此后，隨著蠕化劑(ZDCV-12)添加量增加，蠕墨鑄鐵的蠕化率下降。蠕墨鑄鐵的蠕化率下降，蠕墨鑄鐵鑄件產(chǎn)品的抗拉強(qiáng)度、硬度、伸長率相應(yīng)上升。當(dāng)蠕化率在50％左右時，試樣抗拉強(qiáng)度為523MPa，硬度為215HB，伸長率為2.5％。
　　(2)隨著蠕墨鑄鐵鑄件產(chǎn)品的蠕化率提高，蠕墨鑄鐵產(chǎn)品試樣的耐磨性降低。蠕墨鑄鐵的耐磨性不如球墨

5、鑄鐵，但強(qiáng)于灰鑄鐵。載荷1200N時，蠕化率在50～60％范圍的試樣表面僅有犁溝，發(fā)生的是磨粒磨損;蠕化率在80～90％范圍的試樣表面有凹坑、剝落、層狀撕裂，發(fā)生的是表面疲勞磨損。
　　(3)隨著Cu、Sn元素含量增加，蠕墨鑄鐵鑄件產(chǎn)品基體中珠光體的份量上升，蠕墨鑄鐵鑄件產(chǎn)品抗拉強(qiáng)度和硬度相應(yīng)提高。當(dāng)含Cu量為0.5％時，蠕墨鑄鐵延伸率可達(dá)1.6％，抗拉強(qiáng)度為457MPa。當(dāng)含Sn量為0.07％時，蠕墨鑄鐵延伸率可達(dá)1.7％，抗拉