合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的試制

柯志敏（廣州柴油機廠，廣州 510371）

合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的試制

柯志敏（廣州柴油機廠，廣州 510371）

通過嚴格控制鐵液溫度、化學成分及熔煉過程，生產的合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的各項技術指標均優于普通蠕墨鑄鐵氣缸蓋，而且合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的每噸原材料成本比普通蠕墨鑄鐵的低500～650元。

合成蠕墨鑄鐵；氣缸蓋；蠕化率；力學性能；成本

我廠某系列柴油機選用蠕墨鑄鐵RuT340（JB/T4403—1999）作為氣缸蓋的材料,主要考慮到蠕墨鑄鐵的力學性能與球墨鑄鐵接近,同時又具有相當高的導熱性。目前采用大量生鐵+回爐料+廢鋼的普通蠕墨鑄鐵熔煉技術,鑄件各項性能如下：蠕化率70%～80%，抗拉強度500～600MPa，伸長率2%～4%。隨著該系列柴油機產銷大增和功率的不斷提高，對其性能提出更高的要求：蠕化率≥75%，抗拉強度≥550MPa，伸長率≥3%。因此如何提高質量和降低成本顯得尤為重要。通過分析和查閱相關資料，采用少量生鐵+回爐料+廢鋼+增碳劑的合成蠕墨鑄鐵熔煉技術進行試制。

1 試制方法

1.1 原材料配比

原材料配比方案如表1，原鐵液目標成分：3.60%～3.80%C，1.20%～1.50%Si，0.30%～0.50%Mn，≤0.070%P，≤0.020%S。

表1 原材料配比方案（kg）

1.2 熔煉工藝

采用1.5t中頻熔煉爐按照表1中方案1、2熔煉，加料順序為：加約150kg回爐料（或生鐵）→加廢鋼→加增C劑→加剩余的回爐料，增C劑（粒度1～3mm）隨廢鋼分批加入。升溫至1430℃時取樣用德國SPECTRO M7光譜分析儀分析成分并對照目標成分進行調整后，1450+10℃出鐵液進行蠕化孕育處理。

采用沖入法進行蠕化處理,在澆包底放置0.8%WCA－4A 型蠕化劑（3%～5%Mg，10%～12%RE，38%～43%Si）、蠕化劑表面覆蓋0.1%～0.2%的增碳劑（目的是促進石墨形核和孕育作用）和0.2%～0.3%的電解銅,同時鐵液出到一半時加入1.0%VI270孕育劑（70%～75%Si，1.5%～2.5%Ba，1.0%～2.0%Ca） 進行孕育處理。處理后的鐵液澆注4個氣缸蓋,最后澆注單鑄Y型試塊如圖1所示,整個澆注過程控制在10min內完成。

1.3 試樣制備與檢測

蠕化孕育處理后取蘑菇樣在SPECTRO M7型光譜分析儀分析化學成分。單鑄試塊連氣缸蓋毛坯同爐進行消除應力處理，具體熱處理工藝：以50～80℃/h升溫至500～550℃后保溫5h，然后隨爐冷卻至150℃再出爐空冷。然后加工成圖2所示尺寸的試棒，試棒在WA－600型電液式萬能試驗機進行拉伸測試，同時在XJG－05大型金相顯微鏡觀察組織。

2 試制結果與經濟效益分析

合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋的化學成分見表2，組織和力學性能見表3。

表2 化學成分

表3 金相組織和力學性能

機加工結果顯示：上述8爐次32個氣缸蓋經加工、試水壓后，只有第1爐、第4爐各1件出現縮松和夾渣缺陷，其余均合格，合格率為93.75%。

經濟效益分析見表4，按2009年10月份原材料價格（其中回爐料也按市場價計算）得出的每1.5噸鐵液的材料成本價。由表4可計算：方案1的合成蠕墨鑄鐵每噸原材料的成本價比普通蠕墨鑄鐵低656.5元；方案2的合成蠕墨鑄鐵每噸原材料的成本價比普通蠕墨鑄鐵低542元。

表4 合成蠕墨鑄鐵與普通蠕墨鑄鐵每1.5噸鐵液的材料成本

3 結論

（1）中頻熔煉爐的溫度和成分可控性為生產合格的合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋提供了良好的保障；增碳劑隨廢鋼分批加入的方法確保C的吸收率達到80%以上。

（2）所試制的32個合成蠕墨鑄鐵氣缸蓋金相組織和力學性能均符合技術要求,甚至優于普通蠕墨鑄鐵氣缸蓋;機加工后成品率高。因此在以后生產氣缸蓋過程中,合成蠕墨鑄鐵代替普通蠕墨鑄鐵是可靠、可行的。

（3）合成蠕墨鑄鐵取消大量生鐵熔煉后,消除了生鐵的粗大石墨和遺傳性的不良影響,熔煉易控制;同時在蠕化劑表面覆蓋0.1%～0.2%的增碳劑促進石墨形核和孕育作用,對提高合成蠕墨鑄鐵的技術指標發揮重要作用。

（4）合成蠕墨鑄鐵所帶來的經濟效益是比較可觀的,成本價比普通蠕墨鑄鐵低500～650元/噸。

Trial Production of Cylinder Head of Compound Vermicular Cast Iron

KE ZhiMin
（Guangzhou Diesel Engine Works ，Guangzhou 510371，China）

With strict temperature control of liquid iron,chemical composition and melting process,each technology index of produced cylinder head of compound vermicular cast iron has been better than that of cylinder head of common vermicular cast iron.Forether more the cost has been lower BMB 500～650 Yuan per ton than that of common ones.

Compound vermicular cast iron；Cylinder head；Vermicular ratio；Mechanics properties；Cost

TG143.49;

A；

1006－9658（2010）02－2

2009－11－12

2009－152

柯志敏（1980－），男，工程師，主要從事鑄造車間現場管理和鑄鐵熔煉工作