本發明專利技術公開了一種特別用于制造活塞環和汽缸套的鋼成分，具有良好的可氮化性，其包含以相對１００％重量百分比的所述鋼成分表示的下述量的下列元素：０．５－１．５％重量百分比的Ａｌ、０．５－１．２％重量百分比的Ｃ、６８．２－９６．９％重量百分比的Ｆｅ、０．１－３．０％重量百分比的Ｍｎ和２．０－１０．０％重量百分比的Ｓｉ。它可通過生產起始原料的熔體并將熔體澆鑄到準備的模具中來制造。將所得鋼成分氮化得到氮化鋼成分，其通過重力鑄造法制造，并具有優于淬火與回火的球狀石墨鑄鐵的性質。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種鋼成分，其特別適合制造活塞環和汽缸套并具有良好的可氮化性。此外，本專利技術涉及一種可用本專利技術具有良好的可氮化性的鋼成分制造的氮化鋼成分。此外，本專利技術涉及一種用于制造本專利技術具有良好的可氮化性的鋼成分的方法和一種用于制造本專利技術的氮化鋼成分的方法。最后，本專利技術涉及包含本專利技術的鋼成分作為主體的活塞環和汽缸套。
技術介紹
在內燃機中，活塞環密封燃燒室的活塞頭和汽缸壁之間的間隙。由于活塞往復運動，活塞環一側與其外周面在永久性的彈簧加載位置中對著汽缸壁滑動，且因為活塞的傾斜運動，活塞環的另一側在其活塞環槽中以振動方式滑動，因此其側面交替地對活塞環槽的上或下槽側面施加壓力。這些元件相對于彼此的相互滑動導致取決于材料的較大或較小的磨損量；如果它空運行，這可導致所謂的磨損、劃痕和最終發動機的破壞。為了改進活塞環相對汽缸壁的滑動和磨損性能，它們的周面已設有由各種材料形成的涂層。汽缸套例如往復式活塞內燃機中的汽缸套，必須具有高耐磨性，因為否則，換言之，隨著汽缸套變薄，氣體泄漏和油耗可增加，發動機性能可劣化。隨著汽缸套磨損，汽缸壁和汽缸套之間的間隙變得越來越大，故燃燒氣體可更容易地經由汽缸套逃逸出去(通稱為漏氣)，從而降低發動機的效率。此外，增大的間隙尺寸意味著燃燒室中未擦去的油膜變得更厚，因此每單位時間內浪費更多的油，從而增加油耗。為了生產高性能的內燃機零件，例如活塞環和汽缸套，通常使用鑄鐵材料或鑄鐵合金。在高性能發動機中，對活塞環尤其是壓縮環所設的要求變得愈發嚴格，例如關于峰壓縮壓力、燃燒溫度、EGR和潤滑膜減少，它們實質上影響活塞環的功能性，例如耐磨性、抗燙焦性、顯微焊接和耐腐蝕性。然而，現有技術的鑄鐵材料有極大的斷裂風險；事實上，當使用現有材料時，環經常斷裂。增加的力學-動力學負荷導致活塞環或汽缸套較短的使用壽命。嚴重的磨損和腐蝕出現在工作面和側面上。較高的點火壓力、減少的散發和直接噴射燃料意味著活塞環上增加的負荷。這導致特別是下活塞環側面上的活塞材料的破壞和建立。因為活塞環和汽缸套上較高的力學和動力學應力，越來越多的發動機制造商要求高級鋼(淬火與回火的和高合金，例如1.4112級)制造的活塞環和汽缸套。于此，包含少于2. 08%重量百分比的碳的含鐵材料通稱為鋼。如果碳含量更高，則其稱為鑄鐵。與鑄鐵相比，鋼具有更好的強度和韌性性質，因為在基本的微觀結構中不存在游離石墨的干擾。通常，高鉻合金的馬氏體鋼用于制造鋼活塞環或鋼汽缸套。然而，利用這種鋼的缺點是制造成本明顯高于鑄鐵元件的。鋼活塞環是用異形鋼絲制造。異形鋼絲盤繞成環形軋材、被切割并在“非圓形”心軸上拉伸。活塞環在此心軸上通過退火過程獲得其所需非圓形狀，該退火過程給予所需切向應力。用鋼制造活塞環的另一個缺點是，超過特定直徑，用鋼絲制造(盤繞)環不再可能。 另一方面，由鑄鐵形成的活塞環在鑄造時已經是非圓的，使得從開始它們便具有理想形狀。鑄鐵具有比鋼顯著低的熔點。取決于化學成分，差值可達350°C。因此，鑄鐵比較容易熔化和鑄造，因為較低的熔點意味著鑄造溫度較低，這樣冷卻時的收縮較小，因此鑄造材料具有較少的管缺陷或熱裂和冷裂。較低的鑄造溫度也帶來模具材料和熔爐上較低的應力(腐蝕、氣孔、夾砂)，并也帶來較低的熔化成本。含鐵材料的熔點并不簡單地取決于碳含量，而且取決于其“飽和度”。下列經驗公式適用Sc = C/ (4. 26 - l/3(Si+P))。飽和度愈接近1，熔點愈低。對于鑄鐵，通常期望1. 0的飽和度，因此鑄鐵的熔點為 1150°C。鋼的飽和度大約為0. 18，視化學成分而定。共晶鋼的熔點為1500°C。飽和度受Si或P含量的顯著影響。舉例來說，3%重量百分比的較高硅含量具有與 1%重量百分比的較高C含量類似的效果。因此，可制造C含量為1%重量百分比且硅含量為 9. 78%重量百分比的鋼，其具有與飽和度為1. 0的鑄鐵(C 3. 26%重量百分比；Si :3. 0%重量百分比)相同的熔點。Si含量的急劇增加可提高鋼的飽和度，并降低熔點至鑄鐵的熔點。因此，可借助用于制造鑄鐵(例如GOE 44)的相同技術來制造鋼。由高硅鑄鋼形成的活塞環和汽缸套在本領域內是已知的。但是，較大量存在的硅對材料的淬透性有負面影響，因為增加了材料的奧氏體轉變溫度“Ac3”。然而，本領域通常用于增加活塞環表面硬度的方法可在于將材料氮化。但是，已表明，現有技術的高硅鋼鑄件具有差的可氮化性。
技術實現思路
因此，本專利技術的目的是提供一種高硅含量的鋼成分，其特別用于制造活塞環和汽缸套并具有良好的可氮化性，還提供一種氮化鋼成分。在通過重力鑄造法制造后，所述氮化鋼成分的性質將在至少一個下列點上優于淬火與回火的球狀石墨鑄鐵的性質-力學性能，例如彈性模數、抗彎強度； -斷裂強度； -形狀穩定性； -側面上的磨損； -工作表面上的磨損。依據本專利技術，該目的通過一種鋼成分實現，所述鋼成分包含下述比例的下列元素Al: 0. 5-1. 5%重量百分比 C: 0.5-1. 重量百分比 Fe: 68. 2-96. 9%重量百分比 Mn: 0. 1-3. 0%重量百分比 Si: 2. 0-10. 0%重量百分比。對于所述成分，所有指定或未明確指定的起始原料、組分、成分、元素和補充原料的總和在所有情況下均為100%重量百分比。所有起始原料、組分、成分、元素和補充原料的部分可利用技術人員所知的多種方法設定。化學成分特別根據待制造的零件進行調整。假定，本專利技術鋼成分的良好的可氮化性是因為0. 5-1. 5%重量百分比的鋁含量。在氮化過程中，鋁形成非常硬的氮化物。本專利技術鋼成分中的下列元素優選以相對100%重量百分比的鋼成分表示的下述最大量存在B: 最大0.1%重量百分比 P:Cr: 最大4.0%重量百分比S:Cu 最大2. 0%重量百分比Sn Mo: 最大3.0%重量百分比Ti: Nb: 最大0.05%重量百分比 V:最大4.0%重量百分比W:最大0. 1%重量百分比最大0. 05%重量百分比最大0. 05%重量百分比最大0.洲重量百分比最大2. 0%重量百分比最大0.5 %重量百分比。Ni:此外，本專利技術的鋼成分優選僅包含選自以下的元素Al、B、C、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Nb、 Ni、P、S、Si、Sn、Ti、V和W，所述元素的總和為100%重量百分比。將本專利技術具有良好的可氮化性的鋼成分氮化來生產本專利技術的氮化鋼成分。本專利技術的氮化鋼成分降低了由其制造的零件在被強烈加熱時改變它們的形狀的趨向，并因此確保長期的高性能和此外減少的油耗。因為其極好的性質，本專利技術的氮化鋼成分因此特別適合制造汽車和LB場中的活塞環和汽缸套，或用于閥座環和引導件。此外，可制造傳動密封、制動黑色板(brake black plate)和用于冷卻裝置、噴頭以及汽缸套的密封，或者化學工業的零件。本專利技術的氮化鋼成分還具有的優點是，例如鋼活塞環和鋼汽缸套可利用制造鑄鐵零件的機器和技術來制造。此外，制造成本與鑄鐵活塞環的相當，為廠家節省成本和提高利潤。同樣地，可獨立于供應商調整材料參數。列步驟a.b.中進行t本專利技術還提供一種用于制造本專利技術具有良好的可氮化性的鋼成分的方法，包括下用起始原料生產熔體；和將所述熔體澆鑄到準備的模具中。起始原料的實例是鋼屑、本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種特別用于制造活塞環和汽缸套的鋼成分，其具有良好的可氮化性，其特征在于，其包含以相對１００％重量百分比的所述鋼成分表示的下述給定比例的下列元素：Ａｌ： ０．５－１．５％重量百分比Ｃ： ０．５－１．２％重量百分比Ｆｅ： ６８．２－９６．９％重量百分比Ｍｎ： ０．１－３．０％重量百分比Ｓｉ： ２．０－１０．０％重量百分比。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：拉茲羅·佩索伊克茲，
申請(專利權)人：聯邦摩高布爾沙伊德公司，
類型：發明
國別省市：DE
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。