高镍铸铁的发展及在汽车发动机中的应用.pdfVIP

学兔兔 ll材料·工艺Material＆Technology 高镍铸铁的发展及在汽车发动机中的应用 周 杨’，李亚江’，苏道胜 ，林志雷 (1．山东大学，山东济南 250002；2．滨州正道机械制造有限公司，山东滨州 256656) 摘要：高镍铸铁具有良好的抗熔磨性、抗氧化性、耐腐蚀性，其优秀的物理及力学性能使其在发动机领 域得到广泛应用，此文从高镍铸铁材料的发展、发动机核心部件活塞、缸体及气缸盖的工作状态及用材，概 述了高镍铸铁材料的优异性及其在发动机中的应用，对于发动机的生产实践具有重要的意义。 关键词：高镍；蠕墨铸铁；活塞；缸体；气缸盖 中图分类号：TG1 46．1 5；文献标识码：A；文章编号：1 006—9658(201 5)05—0050—04 D0I：10．3969／j．issn．1006-9658．20l 5．05．0l4 近年来，随着我国经济以及装备制造业的快 (1)高镍灰铸铁 速发展，国内机动车保有量持续升高，中国的汽车 半个世纪以来，我国发展形成了许多镍基高温 产业也得到了蓬勃发展。中国汽车市场的空前繁 合金体系，以满足Et益增长的动力运输，航空及航 荣为世界汽车的保有量增长做出了巨大贡献，仅在 天企业的大力发展。现代燃气涡轮发动机有50％ 2010年中国的在籍车辆数就增长27．5％，并已超越 以上质量的材料采用高温合金，其中镍基高温合金 日本成为全球汽车保有量第二大国[1】。美国权威 的发动机材料中的约占40％[3]，高镍合金在中高温 汽车杂志WARDSAUTO的研究显示口J，全球汽车 情况下具有优异的综合性能，适合长时间在高温下 保有量已经从2009年的9．8亿增长为2010年的 工作，能够抗腐蚀和磨蚀。 l0．15亿(不包含越野车和重型车辆)。全球汽车保 由于高镍奥氏体铸铁一类材料以Ni和Cu搭 有量在2010年已经突破1O亿大关，较上一年在总 配使用代替单镍实现基体奥氏体化，即可以实现固 量上增长了约3500万辆，增长率为3．6％，如此高的 溶强化，还可以降低材料成本，获得良好的经济效 增长率创下了自2000年以来的最高纪录。随着汽 益。四JI【大学的刘玉珍[5 等人通过用部分的Mn 车发动机向大功率、高速度方向发展，对发动机的 来代替一定量的Ni，并合理的调整了Cu、Cr、Si等 材料要求越来越高。缸体、气缸盖、活塞作为内燃 元素含量，制备出具有一定优良耐磨、耐蚀性的铸 机的心脏部分，它们直接与高温高压燃气相接触， 铁，从而来取代单纯添加Ni来使铁液奥氏体化的 承受着较高热负荷和机械负荷。为了进一步提高 过程。研究结果表明：在相同的腐蚀条件下，获得 内燃机的强化程度和性能，研发人员必须不断开发 的含镍铸铁试样与原高镍试样耐腐蚀性相当，电化 新型构件材料来满足使用要求。其中高镍类铸铁 学腐蚀行为中均出现了氧扩散平台。在干摩擦条 由于具有优良的综合性能及经济效益，得到了生产 件下，获得试样的耐磨损性能接近或高于原高镍试 制造商及科研工作者的广泛认可。 样的性能。运用此种方法生产铸铁类产品，大大减 少了经济成本。 1 高镍铸铁的研究现状 西安理工大学的孟冬波等人采用高频感应加热 设备熔配Ni含量为20％～60％的高镍合金铸铁样