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活塞环耐磨球墨铸铁材料
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导言
现代的奥托发动机要求活塞环能在高负荷下具备承受各种应力的能力。另外,降低产品的
成本又意味着刺激汽车工业使用铸铁来代替钢制部件。铸铁的石墨含量具有良好的润滑作用。
球墨铸铁完全可达到所要求的强度,并与钢质材料相媲美。均匀分布的硬质点,保证了材料的
抗磨性和抗粘绪陛的能力。
本文通过对中型车辆用油环的研究,获得了普通铸铁活塞环和铌合金球墨铸铁活塞环在
同等条件下的试验结果。
含有碳化物的活塞环
在研究铌合金球墨铸铁活塞环时,首先必须考虑基体及基体内所含的碳化物。在含有碳化
物的活塞环材料中基体将比碳化物软,因而基体的磨损较碳化物快。这样碳化物质点总是高于
基体。又因碳化物晶体的结构有所不同,其熔点均高于缸套壁的熔点,对此,基体的机械应力略
有降低,咬着力减小。为能保持住磨擦表面的碳化物质点,避免其脱落,铌合金球墨铸铁的基体
必须具备足够的强度。
一种含有在凝固时形成碳化物的耐磨材料的基体呈回火马氏体。该基体要求坚硬,目的是
使磨擦的质点保持较浅的压入深度,并在硬碳化质点多的情况下避免基体磨落。
表列举了部分碳化物的硬度,及铁质材料金属基体的典型硬度。
碳化物所具有良好的抗磨损性,主要基表部分碳化物、铁合金的物理性能
于它较高的硬度和熔点,一般硬度为硬度熔点℃
,熔点是。此外,碳化物含量、
大小、分布也很关键。碳化物应具有一定的单
质点,体积容量,单个质点的最小尺寸应在磨
擦质点尺寸的范围之内。
硬质材料,磨蚀—般以两种形式出现,一
种是磨损痕迹,另一种是严重的塑性变形,碳
化物剥离使已形成的磨损痕迹处于停顿,并
减少活塞环的磨损。为避免碳化物积聚区域
形成裂纹扩大,碳化物应分布均匀。碳化物质
点的直径应比磨伤痕迹的宽度略大,以中止
痕迹,否则碳化物质点就被拉脱。
铌碳化物的形成
铌碳化物有两种方式,一是汉字状共晶
体见图,另一是致密析出状见图。
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汉字状—共晶体致密析出状
圈铌碳化物台金的形状
在普通的片状石墨铸铁中,铌碳化物以汉字状共晶出现,而在球墨铸铁中则形成致密的铌
碳化物质点状。对此,球化处理对球墨铸铁中碳化物的形成起着一定的作用。
事实表明,铸铁基体中铌的低可溶性,不易将其他合金元素组合到碳化物中的倾向使铌成
为一种有用的合金元素。除了铌碳化物在溶液中析出的形状外,锟对溶液的凝固,固态下的转
变过程,及球墨的数目都有影响
试验实施
表列举了试验使用的两种球墨铸铁材料。材料按基体溶液划分。号溶液中加入了以铁
素体铌为形式的铌合金元素。
用这两种溶液各制作片刮油环,环的直径为,环高见图,铸造方式为离心
铸造。铸成后淬火、回火调质处理。环的硬度为。将其装在四个缸内按图的示
装配试验采用测功计。活塞环上的平均切向弹力为,并与实际运行相符,试验时间
为小时。
表试验用墨铸铁材料化学成份
表活塞环试验后的尺寸变化
测量方法:每片环在径向方向选择五个测点,
图试验用活塞环然后取每对环所测的平均值
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