CN101029368A - 一种合金球铁 - Google Patents
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Abstract
一种合金球铁针对现有的铬是球铁有害元素理论,通过多年的研究和实践,提出新的结论:铬是球铁十分有利的元素,加入一定量的铬元素可以远远高于以前理论要求的0.05%以下;本发明一种合金球铁的铬含量为:ω(Cr=0.15~0.5%);本发明一种合金球铁的铬铸态球铁工艺之所以能获成功,得益于球铁各成分的合理配备和随流孕育(后孕育)技术的应用;以适量比例的以铬为合金化元素的铸态球铁,不但生产成本较低,且疲劳性能超群,铸造性能甚佳。
Description
技术领域:
本发明涉及一种新的合金球铁铸造技术。
背景技术:
上个世纪50年代后期,美国福特公司曾在球铁中加入0.1%Cr,同时加入0.2%Cu和0.1%Ni,用于生产汽车、拖拉机曲轴。性能为:σb=550-650Mpa,δ=3-5%,HB=220-260。前苏联也曾在一些汽车、拖拉机曲轴、壳体等球铁铸件,加入铬和其它合金元素,铬量为0.15-0.3%,需长时高温热处理,参考文献:《Н.И.КЛОЧНЕВ.ТЕХНОЛОТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК из высокопрочногочугуна с шаровидным графитом.》МАШГИз.1962:107,119-120,121。
《И.ф.КРТОВ Н.П.ЧИАГОВА.Эвтектичностькак фактор технологичности икачества магниевогочугуна.》Литейноепроизводсто.1958(4):3,性能相当于我国的QT600-2。60年代初,前苏联的权威著作《А.А.ГОРШКОВ.СПРАВОЧНИК ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ОТЛИВОЙИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГОЧУГУНА》.МАШГИЗ.1961:57-58;首先把铬看成是球铁的有害元素,指出:“铬量在0.05%时,将显著破坏石墨形态,而当含量达0.1%时,将完全破坏石墨形态”。之后在漫长的时间里,国内外许多甚享盛名的专家和著作,对铬均持否定态度。他们认为:铬是强的(或强烈)的碳化形成和稳定元素,在球铁中形成稳定的硬且脆的碳化物,即使在长期高温下也很难将其消除,恶化球铁的物理性能和加工性能,因此必须把铬在球铁中的含量严格控制在0.05%以下。参考文献如下:《S.I.KARSAY.DUCTILEIRON.》(Revised in 1976 the State of the Art 1976 S.I Karsay
<机械工业部沈阳铸作研究所译.>日本工业标准JIS:100.
<徐君文译.铸铁与铸钢.>(美)上海科技出版业.1982.11.
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<北京铸造学会.铸铁件质量手册.>机械工业出版社.1989.9:262
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<上海铸造协会.简明铸工手册>(第二版).机械工业出版社1999.11:77
<中国铸造学会.铸造手册>(第5次印刷).机械工业出版社.2000.2:311
<陈琦.铸造技术问题对策.>机械工业出版社.2001.3:119
<李传栻.铸造工程师手册.>机械工业出版社.2005.1:206等
我国最具权威性的铸造手册也有较详细的论述,指出:“在球墨铸铁中含有很少量的铬,例如含铬ω(Cr=0.1%)就会形成碳化物。由于这种碳化物偏析在共晶团边界,会形成网状分布的碳化合物,而且即使使用热处理也难于消除。为此把铬的质量分数一般控制在0.05%以下,以防止这种碳化物的形成”<中国机械工程学会铸造分会.铸造手册.>机械工业出版社.2004.7:350.一国家权威机构的专家在对”铬铸态球铁研究”项目申请的批复也指出:“(含铬)曲轴在搬运过程中稍受轴向震动(冲击)可能折断,可能是碳化物促进元素(如铬等)偏析所致,因此铬球铁中铬的含量范围十分重要,如果其敏感性很高,则很难实用化”。以上的论述反映出铸造界普遍接受的传统观念。的确,铬是存在有害的一面,在球铁的发展史上,曾造成对球铁组织和性能的伤害。现在球铁铸造技术得到很大的提高,如:铸造生产管理的进步;球铁成分日趋合理;稀土(Ce)的应用;随流孕育(后孕育)技术的应用。
发明内容:
本发明一种合金球铁针对现有的铬是球铁有害元素理论,通过多年的研究和实践,提出新的结论:铬是球铁十分有利的元素,加入一定量的铬元素可以远远高于以前理论要求的0.05%以下。本发明一种合金球铁的铬含量为:ω(Cr=0.15~0.5%)。成分的选定有较大的空间,应根据产品对象和现场条件的综合因素进行调配;在大量试验数据的基础上,应用统计学原理求得的对应于综合指数的珠光体量P(%)的回归方程:P(%)=aEXP^(bZs)(r=0.98)。本发明一种合金球铁的铬铸态球铁工艺之所以能获成功,是由于球铁各成分的合理配备和随流孕育(后孕育)技术的应用;以适量比例的以铬为合金化元素的铸态球铁,不但生产成本较低,且疲劳性能超群,铸造性能甚佳。适于熔化(炼)珠光体基体、混合基体的铸态球铁,可取代以其它贵金属(Cu、Ni、Sn等)为合金化元素的球铁、取代某些铸钢、锻钢制作机械、冶金、汽车等结构件,经济效果甚好。在铬铸态球铁的基础上,进行某些强化时,可取代高强度合金钢制造高爆发力的大马力曲轴。
附图说明:
图1:经随流孕育处理的球铁金相组织。
图2:未作随流孕育处理的球铁金相组织。
图3:珠光体量P(%)与综合应素指数ZS的关系
具体实施方式:
本发明一种合金球铁的球铁成分日趋合理;稀土(Ce)的应用;随流孕育(后孕育)技术的应用的前提下;可使铬铸态球铁获得成功,如图1,图2所示:同一包,同一成分的铁水,一前一后浇铸的两个试块。前者经随流孕育处理,后者未作随流孕育处理,前者金相组织甚好,后者出现甚多的来氏体和渗碳体,可知随流孕育处理的重要性。以适量比例的铬为合金化元素的铸态球铁,处理工艺与传统的相同。铬铸态球铁的主要成分为:ω(C=3.4~4.0%);ω(Si原=0.9~1.4%);ω(Si终=1.7~2.8%);ω(Mn<0.5%);ω(P<0.07);ω(S原<0.05%);ω(S残<0.025%);ω(Cr=0.2~0.5%);ω(Ce=0.015~0.04%);ω(Mg=0.035~0.06%)。成分的选定有较大的空间,应根据产品对象和现场条件的综合因素进行调配;在大量试验数据的基础上,应用统计学原理求得的对应于综合指数的珠光体量P(%)的回归方程:P(%)=aEXP^(bZs)(r=0.98)。珠光体量P(%)与综合应素指数ZS的关系可见图3。所谓综合指数(Zs)是包括成分、工艺、生产条件等因素的综合量化值(无量纲数),由大量试验求得。综合指数与球铁的珠光体量(%)显著相关。根据此回归方程(曲线),就可根据铸件珠光体要求求得综合指数,据此再进行成分调整,以获得满意的结果。
Claims (1)
1、一种合金球铁的特征在于,铬是球铁十分有利的元素,加入一定量的铬元素可以远高于以前理论要求的0.05%以下,在随流孕育(后孕育)技术应用的前提下;所述一种合金球铁的铬含量可以为:ω(Cr=0.15~0.5%)。
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN109280845A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-01-29 | 湖北汽车工业学院 | 高强韧性铬球铁 |
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2007
- 2007-03-23 CN CN 200710051739 patent/CN101029368A/zh active Pending
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