铌铬合金铸铁活塞环金相组织

rockston

活塞环是发动机主要零件之一，也称为心脏零件。它在发动机中处于高温、高压、磨料磨损和磨蚀介质的条件下工作。随着发动机向高速大功率发展，活塞环的工作条件更加苛刻，活塞环最终失去工作能力，则是由于磨损严重、弹力消失及功率过大所造成。而活塞环耐磨性和弹力与铸铁活塞环金相组织密切相关，金相组织的好坏直接影响活塞环的机械性能和使用寿命。

为达到设计要求、保证活塞环的各种机械性能，如硬度、弹力、抗弯强度、弹力保持性和热稳定性等，必须具有良好的金相组织，这样才能使发动机始终处于良好的工作状态。

! e: O( ^9 {3 O. T3 ]0 w从1986年7月我厂正式转产CAl41汽车以来，活塞环材料采用了国际上很少使用的铌铬合金铸铁。目前，国内只有我厂采用这种新材料生产活塞环，国外也只有日本帝国活塞环公司生产这种材料的活塞环，而且生产批量很少。

采用铌铬合金铸铁这一新材料生产活塞环是有客观前提的。经生产试验证明，各项指标均达到了设计要求，金相组织合格，这种铸铁活塞环的耐热性、耐磨性优良，韧性、强度较高，抗弯强度在50～55MPa以上，硬度适中(100～105HRB)，加工性良好，贴缸压力理想，气密性好，节油性好。根据这些特点，对其金相组织谈一点看法和认识。

1  石墨组织

活塞环采用单体铸造、过共晶成分的铌铬合金铸铁，因而活塞环金相组织中石墨为过共晶石墨，主要是F型加细小A型、B型。这种石墨在半干和液体摩擦条件下磨损，但随着石墨数量的增加而减少，因为石墨可以吸附和存留润滑

油，其本身是一种润滑剂。石墨脱落后，其孔洞可储藏磨料。但粗大的石墨会造成材料应力集中(切口作用)和截面积缩减作用，这将降低铸件的机械性能。石墨组织是影响活塞环弹性的主要因素，在基体组织相同时，适当调整石墨的形状、数量、大小及分布可获得不同的性能。粗大石墨、过多的D、E型石墨、偏析型石墨均会使环的机械性能降低。试验结果和生产实际表明，粗大的石墨(如图1)，其弹性模数只有60000MPa左右，而且硬度较低(92HRB)，抗弯强度只有30MPa以下，这种石墨在生产中是不允许的。过多的D、E型石墨，也称为共晶石墨或过冷石墨，这种石墨应控制在不超过视野面积的35％(如图2)，若超过则会影响基体组织。随着D、E型石墨的不断产生，将伴随着大量的铁素体出现，有时还会产生渗碳体，使机械性能变差。尤其是在高硬度(108～110HRB)．弹性模数13000MPa时，实际生产过程中会出现拉缸现象。