陳 宏

（佳木斯技師學(xué)院，黑龍江 佳木斯 154002）

現(xiàn)代技術(shù)的發(fā)展，使得內(nèi)燃機(jī)對(duì)汽缸套要求越來越高。以硼鑄鐵取代高磷鑄鐵作為材質(zhì)，在國(guó)內(nèi)行業(yè)占據(jù)了主導(dǎo)地位，汽缸套的壽命也得到了很大的改善和提高。

1 磷在鑄鐵中的作用、分布及其形成的組織

磷在鑄鐵中的有益作用通常有二個(gè)：一是增加鐵水的流動(dòng)性，提高充型補(bǔ)縮能力；一是形成磷共晶組織而成為耐磨鑄鐵的硬質(zhì)骨架。磷共晶的這種形式，使得高磷鑄鐵能夠作為耐磨材料而應(yīng)用于汽缸套的生產(chǎn)。在硼鑄鐵中，當(dāng)磷含量＜0.1%時(shí)，晶間相只有硼碳化物；當(dāng)含磷量＞0.1%時(shí)，由于硼碳化物不溶解磷元素，所以磷共晶與硼碳化物交錯(cuò)析出在晶界，形成硼復(fù)合物。

2 磷對(duì)硼復(fù)合物的影響

磷在鑄鐵基體中的固溶量很小，對(duì)基體的影響也很小，所以磷對(duì)硼鑄鐵金相組織的影響實(shí)際上就是對(duì)硼復(fù)合物的影響。

（1）對(duì)含硼復(fù)合物組成相的影響。當(dāng)硼鑄鐵含磷量＞0.1%時(shí)，硼復(fù)合物由硼碳化物和磷共晶組成。如果磷含量較高，那么硼復(fù)合物以磷共晶為主；如果磷含量較低，則硼復(fù)合物以硼碳化物為主。對(duì)于硼鑄鐵，我們希望得到較多的硼碳化物，這樣可以保證硼鑄鐵良好的耐磨性能。

（2）對(duì)硼碳化物塊度、分布及形態(tài)的影響。硼碳化物與磷共晶都是晶間相，前者熔點(diǎn)較高，在晶界領(lǐng)先析出。隨著硼碳化物的析出和生長(zhǎng)，磷在剩余液相中的濃度越來越高，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)便會(huì)以磷共晶形式析出。由于磷共晶能溶解一部分硼，會(huì)降低硼在剩余液相的濃度而限制硼碳化物的生長(zhǎng)，塊度有所減小。但先于硼化物和磷共晶生長(zhǎng)和長(zhǎng)大的基體共晶團(tuán)在很大程度上決定著硼碳化物的生長(zhǎng)空間和生長(zhǎng)方式。如果共晶團(tuán)數(shù)目多，未凝固的液相就分散，硼碳化物在液相里生長(zhǎng)空間就小，其塊度也就小，分布就均勻，形態(tài)也就好。如果共晶團(tuán)數(shù)目少，硼碳化物的塊度、分布及形態(tài)就會(huì)不理想甚至不合格，但這時(shí)汽缸套就首先可能因共晶團(tuán)尺寸過大而報(bào)廢。所以硼碳化物的生長(zhǎng)主要取決于鐵水的成核能力。鐵水的成核能力主要受鐵水的碳硅含量、冷卻條件及孕育效果的影響。在現(xiàn)有工藝條件下，磷對(duì)硼碳化物顯微組織的影響相當(dāng)微小。因此硼碳化物不會(huì)因?yàn)榱缀康慕档投鴲夯?/p>

（3）金相檢驗(yàn)結(jié)果。在汽缸套的生產(chǎn)實(shí)踐中，金相組織并未因磷的降低而惡化。通過上千爐次檢驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)，當(dāng)含磷量為0.05～0.12%時(shí)，硼碳化物的塊度、分布及形態(tài)都很理想，其組成的級(jí)別還有所提高。

3 磷對(duì)硼汽缸套耐磨性及耐拉傷性的影響

在低磷硼鑄鐵汽缸套中，耐磨相由單一的硼碳化物組成。在普通硼磷鑄鐵汽缸套中，耐磨相由硼復(fù)合物即硼碳化物和磷共晶組成。由于硼碳化物比磷共晶有著更高的硬度和熔點(diǎn)，因而低磷汽缸套的耐磨性及耐拉傷性比硼磷汽缸套更好。

4 磷對(duì)含硼鑄鐵鑄造性能的影響

磷對(duì)硼鑄鐵汽缸套鑄造性能的影響體現(xiàn)在兩個(gè)方面：

（1）對(duì)縮松的影響。磷對(duì)縮松的影響表現(xiàn)為兩方面。一方面是提高鐵水的流動(dòng)性，利于補(bǔ)縮，使縮松減少；另一方面是擴(kuò)大鑄鐵的凝固范圍，使縮松增加。就離心鑄造汽缸套而言，由于其外形簡(jiǎn)單，凝固方式是強(qiáng)制性定向冷卻，所以不存在補(bǔ)縮的問題，反而磷使得縮松產(chǎn)生的可能性增加。

（2）對(duì)夾雜的影響。磷會(huì)在鑄鐵熔化過程中產(chǎn)生含PO5等氧化物的爐渣。PO5使渣與鐵水的界面張力下降而難以分離，這樣渣不易浮到鐵水表面而殘留在鑄鐵中成為夾雜。因此，磷增大了汽缸套毛坯的夾雜傾向。

（3）低磷鑄鐵在實(shí)際生產(chǎn)中的孔渣傾向。我們生產(chǎn)淬火汽缸套的內(nèi)孔渣眼廢品率一直較低，其含磷＜0.12%，硼磷汽缸套含磷0.2～0.3%，其余條件基本相同。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，淬火汽缸套渣眼廢品率普遍低于同期同機(jī)型的硼磷汽缸套。由此證實(shí)：低磷會(huì)減小汽缸套的渣孔傾向。

5 低磷硼鑄鐵汽缸套的其它性能

（1）硬度。低磷硼鑄鐵汽缸套中，由于硼碳化物的塊度、分布和形態(tài)無惡化，所以其宏觀硬度基本保持穩(wěn)定而不會(huì)有任何降低。

（2）機(jī)械性能。磷除了少量固溶于基體外，多余的磷對(duì)鑄鐵機(jī)械性能無更好的作用。所以采用低磷后，硼鑄鐵的機(jī)械性能不會(huì)有惡化趨向。

（3）機(jī)加性能。汽缸套的加工性能主要決定于硼復(fù)合物的大小及形態(tài)。硼碳化物的大小和形態(tài)沒有惡化，低磷硼鑄鐵汽缸套的加工性能也就不會(huì)惡化。幾年的生產(chǎn)實(shí)踐也證實(shí)這一點(diǎn)。

6 低磷硼鑄鐵的經(jīng)濟(jì)性

采用低磷硼鑄鐵，除取消添加磷鐵而使磷含量減少外，其它工藝條件與普通硼鑄鐵相同，因此成本有所下降。

每年需鐵水3000噸，25%磷鐵價(jià)格為2500元／噸，汽缸套含磷量由0.25%降至0.05%，則成本降低為（0.25-0.05%）×3000÷25%×2500＝6萬元，即每噸鐵水可降低成本 20元（未計(jì)磷燒損）。

7 結(jié)論

（1）低磷能充分發(fā)揮硼鑄鐵良好的耐磨性。

（2）低磷不會(huì)對(duì)汽缸套的硬 度、機(jī)械性能及加工性能產(chǎn)生不良影響。

（3）磷會(huì)加大汽缸套的夾雜傾向。

（4）采用低磷硼鑄鐵可降低汽缸套的制造成本。

[1]陸文華.鑄鐵及其熔煉[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1981.

[2]繆達(dá)鈞等.離心鑄造汽缸套的質(zhì)量控制[J].內(nèi)燃機(jī)配件,1982，(4).