СВИНАЯ ЖЕЛЕЗА

1、Состояние текущего использования чугуна в блоках автомобильных двигателей
(I) Влияние элементов из чугуна на блоки двигателя
Соотношение элементов в чугуне напрямую определяет характеристики блоков двигателя.

Углерод (C), основной компонент, варьируется от 2,11% до 4,3%. Присутствуя в виде графита, он улучшает текучесть расплавленного чугуна для литья сложных конструкций, хотя избыток углерода снижает прочность материала.
Кремний (Si) способствует графитизации, уменьшает склонность к образованию белого налета, повышает прочность и обрабатываемость, способствуя отводу тепла.

Марганец (Mn) нейтрализует серу (образуя MnS) для повышения прочности и износостойкости.
Такие вредные элементы, как сера (снижает текучесть и вызывает горячее растрескивание) и фосфор (хрупкость), должны строго контролироваться (обычно ≤ 0,08%).

(II) Текущее применение серого и ковкого чугуна в блоках двигателя

Серый чугун и ковкий чугун остаются доминирующими материалами в производстве блоков двигателя. Серый чугун, обладающий превосходной литейной способностью, обрабатываемостью и экономичностью, составляет более 60% от среднего до низкого класса автомобилей.

Доля ковкого чугуна, ценящегося за высокую прочность и вязкость, выросла до ~30% в высокопроизводительных двигателях большой мощности и легких конструкциях, а остальную часть рынка занимают алюминиевые сплавы.

Серый чугун для блоков двигателя

(I) Преимущества

Превосходная литейная способность: Расплавленный серый чугун легко течет, заполняя сложные формы, сводя к минимуму дефекты литья и позволяя точно формировать внутренние каналы (например, каналы для воды/масла).

Превосходная обрабатываемость: Чешуйчатый графит действует как естественная смазка во время резки, уменьшая износ инструмента и снижая стоимость обработки на 15% - 20%.

Демпфирование вибраций и износостойкость: Чешуйчатый графит поглощает рабочие вибрации, а его структура обеспечивает длительную износостойкость, продлевая срок службы блока до 250 000 км.

Экономическая эффективность: Развитые производственные процессы и богатое сырье делают серый цвет

железные блоки 15% - 20% дешевле, чем альтернативные материалы.

Теплопроводность: Высокая теплопроводность (45 - 55 Вт/(м-К)) отводит тепло двигателя для поддержания оптимальной рабочей температуры.

(II) Недостатки

Ограниченная механическая прочность: Прочность на разрыв (150 - 350 МПа) не соответствует требованиям высокопроизводительных двигателей, требующих устойчивости к давлению 15 МПа и циклическим нагрузкам.

Высокая плотность: Не подходит для легких конструкций, так как увеличивает вес автомобиля и расход топлива.

III. Ковкий чугун для блоков двигателя

(I) Преимущества

Высокая прочность и жесткость: Сферический графит минимизирует разрушение матрицы, обеспечивая прочность на разрыв (400 - 900 МПа) и удлинение (2% - 18%), идеально подходящие для двигателей с высокой нагрузкой (например, мощных внедорожников).

Устойчивость к усталости: Выдерживает циклические нагрузки от частых пусков/остановок, снижая риск появления усталостных трещин во время стендовых испытаний продолжительностью 1000+ часов.

Потенциал легкого веса: Несмотря на схожую с серым железом плотность, высокая прочность позволяет оптимизировать структуру для снижения веса 10% в расширителях диапазона EV.

Тепловые характеристики: Достаточная теплопроводность (35 - 45 Вт/(м-К)) способствует управлению теплом двигателя.