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球墨铸铁件发动机缸体铸造概况及原料组分选择<一>、发动机缸体铸造概况
发动机是汽车的“心脏”，而缸体是发动机中重量重、复杂程度高、生产难度大的一个关键零件。如今，根据发动机结构紧凑、轻量化的设计要求，缸体不仅要有好的内在质量以提高其寿命，还要好的外在质量，包括尺寸精度、形位公差、光洁度以及加工性能等。对于整体式发动机缸体，要求缸筒要有较高的耐磨性，还要耐压、耐腐蚀。康明斯发动机缸体，不仅水泵壳，连机油泵壳、机油散热器壳都与缸体铸为一体。国外为了提高发动机功率，降低油耗，从技术和工艺上采取各种措施提高材质性能以减薄铸件壁厚，减轻铸件乃至整机重量，如今一般中小型发动机缸体的璧厚在3.5~4.5mm之间，壁厚最薄处已不足3mm。要铸造出这样薄壁、强度高、具有复杂内腔的铸件，就对我国的铸造技术提出了更高的要求，不仅要求材质强度高，均匀性好，而且对铸件尺寸精度和表面粗糙度的要求也十分严格。
在发动机缸体铸件的质量、生产技术和工装水平方面，我国与国外存在较大的差距：如尺寸精度，国外一般可达到ISO6~8级，国内较好的汽车、内燃机厂为ISO8~10级。表面粗糙度国外铸件一般为Ra12.5~50μm，国内一般厂为Ra25~100μm，如今，国外很多型号的发动机缸体和车身都采用了铝合金铸造，而我国大部分采用高牌号的灰铸铁铸造，车身架采用的是球墨铸铁铸造。
如今，随着铝质发动机缸体的增多，发动机缸体的铸造方法扩展了许多，如最常用的湿型粘土砂有箱高压造型卧式浇注法；压力铸造、中压铸造、低压铸造都可以用来生产铝合金缸体；金属型铸造可以生产简单的铝缸体；Cosworth法采用冷芯盒砂芯组芯造型，用于生产复杂薄壁铝合金铸件；消失模铸造采用干砂造型，可以生产薄壁、无拔模斜度的复杂铸件；树脂砂型铸造等。
<二>、球墨铸铁原料组分选择
和灰铸铁相比，球墨铸铁具有高强度、高伸长率、高冲击值的优点；和碳素钢及合金钢相比，球墨铸铁具有较好的铸造、加工性能。因此，球墨铸铁件在各领域得到广泛应用。近年来，很多场合需要使用低温下具有高强度、高冲击值的耐低温球墨铸铁件。随着风力发电装置的需求量不断增加，耐低温性能球铁的需求量也大幅度提高。与普通球墨铸件相比，耐低温球墨铸铁件的生产，在成分的选择和生产工艺上具有其独特的要求。
1、采用质量好的原材料
(1)采用高纯球生铁。Si低于0.8%，Mn低于0.2%，P、S均低于0.03%。其余微量元素(包括Ti、As、Cr、Cu、Sn、Al、Zn、Pb等)总和不大于0.03%。而且各项成分合格稳定。
(2)采用炭素结构钢的边角余料，配以适当的增碳手段，运用电炉熔炼。要求使用的材料种类单一，杂质含量低。材料表面无锈蚀，如果有条件，废钢在使用前要除锈、烘干，熔炼中不可以加入潮湿的废钢等材料，防止铁液中H、O等气体含量超标。加入的废钢要考虑微量元素和合金元素的含量，其优点在于：①易于获得合格成分铁液；②减少杂质元素的晶间偏析；③减少微量元素含量，干扰球化，防止生成碳化物；④提高塑性-韧性性能。
2、化学成分的选择
控制关键元素的含量。尤其是Si，Mn、P、S的含量，每一种都不能超标。
C含量一般控制在3.1%~3.5%。虽有出现缩松、裂纹倾向，但可以通过低温浇注、依靠凝固中的自膨胀以及良好的孕育给以解决。同时，较低的C含量可以减少与之匹配的球化剂的加入量(球状石墨的晶核存在较多的球化元素反应产物)，从而降低产品中的RE含量，使产品的珠光体含量减少，脆性降低。
Si的含量一般控制在1.9%~2.5%。Si如果控制不当，将使塑性脆性转变温度显著提高，Si含量的控制是生产低温球铁的关键。超过2.5%时，Si的含量每增加0.1%，产品开始变脆温度提高10~15℃。如果主加原材料含Si量较低，在能够保证充分孕育情况下，适当降低Si的含量也是可行的。
P、S均属于杂质元素。它们以化合物的形式存在于晶界周围，使材料的强度值和冲击性能大为下降。S又与Mg发生化学反应，生成MgS熔点杂质。一方面使球化剂的加入量增加；另一方面，使球化效果减弱。实践证明，原铁液中二者的含量都控制在0.025%以下，产品的力学性能和球化效果均比较理想。
Mg和RE二者在产品中含量均不得超过0.03%，而且在保证良好的球化效果下越低越好。
泊头市艺兴铸造厂(http://www.btyxzz.com)主要产品有搅拌机配件、灰铁铸件、减速机配件、机械加工、数控车床加工等业务。
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