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    耐磨铸铁基于活塞铝合金工艺的比对剖析

    类别:行业动态   发布时间:2020-03-24 17:23:32   浏览:

      1铸铁预渗原理及工艺。

      镶嵌活塞的要害在于使耐磨铸铁圈与活塞铝合金本体到达冶金的,化学的,或原子的结合,使两者间的结合层具有足够的强度,可靠的结合及杰出的传热性。其实,不论铸铁圈外表如何光洁,直接以铝合金浇注,铁铝间只能构成机械式的结合。为了到达原子的,冶金的,化学的结合,在浇注前有必要对奥氏体铸铁镶圈的外表进行预渗处理,以构成一种中心化合物。奥氏体铸铁圈预渗办法有渗铝法,镀锌法,铝锌法,镀镉法,镀锡法,铝锡法等,其间镀镉法,镀锡法,铝锡法不常用,在此不作介绍。

      1.1渗铝原理及工艺。

      将耐磨镶圈渗泡在(780±10)℃的特制铝-硅合金熔池中,且以必定的规律振荡,时刻控制在4~8min.当耐磨圈被熔融铝液围住后,其外表即发生铁-铝原子的分散反响。一方面活性铝原子向耐磨圈分散;另一方面耐磨圈外表的铁原子在铝液中溶解,两者界面处呈现Fe-Al化合物。在整个渗铝过程中,镶圈表层新相的构成与固态金属铁的溶解一起进行,最终构成了一层厚度为15~25μm结合层。

      1.2镀锌法原理及工艺。

      镀锌法也是较为有效地一种预渗处理法,是把铸铁圈渗泡在锌液内3~5min,一般在锌液中添加10wt%的Al,温度控制在780~820℃。在镀锌过程中,在熔融状况下锌合金内的原子与铁基体反响而发生合金层,构成Zn-Fe-Ni-Al的杂乱化合物。而铸铁镶圈中的碳原子极少与铁原子构成固溶体,大多以游离态(石墨)或化合态(渗碳体)存在,因而在铸铁圈与锌液反响层内有析氢反响,构成一层厚度为50~150μm的中心化合物。

      1.3铝锌法原理及工艺。

      铝锌法是将处理后的铸铁圈泡在铝锌合金液中,选用特定装置让镶圈振荡而到达使锌,铝原子快速进入铸铁圈的目的。渗液选用72wt%的Al和28wt%的Zn作渗液,渗液温度保持在780~820℃,渗镀时刻控制在3~5min.铸铁圈被渗液围住后,活跃的Zn,Al原子即可向铸铁圈表层浸透,它们之间发生化学物理反响,构成一层厚度为20~40μm的Fe-Zn,Fe-Al中心化合物。

      2结合层的金相安排。

      活塞处于作业状况时,其顶部的作业温度高达350℃,镶嵌活塞内的铁与活塞本体的铝因线膨胀系数不同而发生极大的热应力,一旦超越铁铝的结合强度,铁,铝间的结合层就会发生龟裂和松脱而使活塞失效。因而,在选用镶圈资料时有必要考虑膨胀因素,而高镍奥氏体安排在铁系金属中的线膨胀系数与活塞铝合金安排最相近,所以当时镶圈资料中最常见的是高镍奥氏体铸铁。高镍奥氏体铸铁内的石墨首要为B型和A型及少数D型和E型,D型和E型的总量小于20wt%,石墨长度一般为15~120μm,答应少数长度为120~250μm的石墨存在,但数量不得超越20wt%.奥氏体系内的其他元素在面心立方晶体的铁中以固溶办法存在,石墨则以无方向性片状形式存在,对基体的割裂效果较小。因而,高镍奥氏体铸铁具有较好的塑性和耐性,其强度和硬度比铁素体高。

      不论选用哪种预渗办法,铁铝间的结合层都存在两种安排,其间接近铸铁耐磨圈一侧的是浸透安排,而接近铝基一侧的是铸造安排,如图2所示。浸透安排是由渗液中的金属原子向耐磨圈分散而构成,在预渗阶段,渗液中的金属原子以置换办法向铸铁圈分散,使奥氏体铸铁圈表层的晶格歪扭和畸变,构成一层比较薄的浸透安排。而且该安排几乎是金属化合物,其硬度很高而塑性却十分低,只要有任何细小的损坏,都将发生应力集中,以致引起整个分散层一起损坏。而铸造安排是由固态铁原子向渗液分散而构成的一种安排结构,因为铁原子向渗液分散速度较快,因而,铸造安排的厚度大大超越浸透安排,越接近活塞本体,其功能越接近于活塞本体安排。

      由浸透安排和铸造安排共同组成的结合层,其功能和厚度与预渗条件有关,具体见表1.可看出,与现在常用的渗铝法比较,镀锌法和铝锌法所得的铁铝结合层的抗压强度和抗剪强度显着增大,而活塞在使用过程中其结合层首要承受压力和剪切力,这对进步结合层的质量十分有利。可是,因为铸铁外表质地疏松,存在大量的微孔,一起在耐磨圈内留有氢气,选用镀锌法和铝锌法在预渗过程中也难以释放这些氢气,影响了分散,最终使结合层疏松,减弱了结合层与铸件的结合力。正是因为存在这种现象,加上对镀锌法和铝锌法的预渗工艺不熟悉,所以,现在国内各大企业首要选用渗铝法,其实国外三种办法都在使用。

      3结论。

      生产镶嵌高镍奥氏体铸铁圈是进步现代大功率发动机活塞寿数问题的要害,因为镶入铸铁圈与活塞本体的铝合金是两种不同资料,功能相差悬殊,铁铝结合层在恶劣环境下作业容易脱层而失效。影响铁铝结合强度的因素很多,而镶圈在浇注前的预渗处理对结合强度影响最大。本文对渗铝法,镀锌法和铝锌法预渗处理工艺进行比照研讨发现,选用镀锌法和铝锌法对铸铁圈进行预渗处理,结合层的抗压强度和抗剪切应力强度比现在选用的渗铝工艺还要好。可是,因为铸铁表层疏松形成结合层与铸件的结合力稍微下降。从整体来说,镀锌法,铝锌

    耐磨铸铁基于活塞铝合金工艺的比对剖析(图1)

    耐磨铸铁基于活塞铝合金工艺的比对剖析(图2)

    耐磨铸铁基于活塞铝合金工艺的比对剖析(图3)


     

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