CN101589661A - 一种带有碳化物的等温淬火球铁犁铧及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

一种带有碳化物的等温淬火球铁犁铧，该犁铧以等温淬火球墨铸铁为原料，该球墨铸铁包括下列重量百分比的化学成份：C 3.40～3.80，Si 2.20～2.80，Mn 0.20～0.50，P≤0.03，S≤0.02，Mg 0.03～0.04，Re 0.01～0.02，Cr 0.25～0.50，其余为铁；所述的球墨铸铁中的石墨金相组织为：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；所述球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物＜20wt％；本发明具有如下有益效果：本发明改变了过去采用低合金钢精铸犁铧的传统工艺；其使用寿命是低合金钢材料犁铧的3倍以上；价格比精铸低合金钢犁铧降低三分之一，大大降低农业生产成本。

Description

一种带有碳化物的等温淬火球铁犁铧及其生产方法
技术领域
本发明涉及一种农业中使用的犁铧及其生产方法，尤其是一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧及其生产方法。
背景技术
目前，作为一个农业大国，我国农机犁铧多为白口铸铁，虽然硬度较高，但韧性较差，极易损坏。国外的农机犁铧则为精铸的低合金钢材料经调质处理而成的，这种犁铧耐磨性较差，同时价格又贵。
现在世界人口每年增长3％，也就是说对谷物的需求每年也要相应增长。如果能开发出物美价廉的新型材料制造犁铧等农机零件，不仅降低了农业生产成本，同时节省了大量金属材料。其经济效益和社会效益是巨大的。
犁铧材料的耐磨性及服役条件：
对耐磨性而言，材料的自身性能(如强度、硬度、韧度、疲劳性能等)和材料的服役条件(磨损工况)都直接影响材料的耐磨性。要获得一种具有优异性能的材料，首先要了解材料的使用工况，也即在何种条件下服役。这样，对新材料的技术要求也就十分明确了。
确切地说，犁铧是在一个复杂的磨损系统中服役的零件。低应力磨损是主要的磨损形式。当然因硬度差使犁铧发生断裂也是失效原因之一。谈到磨损，一般来说材料的硬度是影响磨损的一个重要原因。犁铧要承受这种低应力磨损，无疑增强材料的硬度是一个重要途径。增强碳化物数量也即增加基体组织中坚硬的质点，是提高材料硬度的主要因素。另外，在基体组织中，马氏体、贝氏体、要比珠光体、铁素体基体的硬度高得多。也就是说，要提高犁铧在土壤中应付低应力磨损的性能，就希望得到一种含有碳化物的马氏体、贝氏体基体组织的材料。传统的普通白口铁、低铬或高铬铸铁硬度较高，但这些材料的一个致命问题是冲击韧度太低(一般在3-5J/cm2)，远远不能满足犁铧的服役条件。也就是说，犁铧不仅要求材料硬度高，同时又要有较高的韧度。国外的犁铧多采用低合金钢精铸方法得到铸坯，再经调质处理的生产方法。不但价格贵，其使用寿命也较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧。以解决国内外传统的采用低合金钢精铸方法制造的犁铧，生产成本高且耐磨较差的问题；同时解决白口铸铁犁铧韧度差的问题。
本发明要解决的另一技术问题是提供一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧的生产方法。
为解决上述第一个技术问题，本发明一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧，该犁铧以等温淬火球墨铸铁为原料，该球墨铸铁包括下列重量百分比的化学成份：
C 3.40～3.80，Si 2.20～2.80，Mn 0.20～0.50，P≤0.03，
S ≤0.02，    Mg 0.03～0.04，Re 0.01～0.02，Cr 0.25～0.50，
其余为铁；
所述球墨铸铁中的石墨金相组织为：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
所述等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物＜20wt％。
为解决上述第二个技术问题，本发明一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧的生产方法，包括如下步骤：
1)生产球墨铸铁：熔炉里熔炼球墨铸铁铁水，该球墨铸铁原铁水化学成份要求为(wt％)：
C 3.40～3.80，Si 1.60～1.80，Mn 0.20～0.50，P≤0.03，
S ≤0.02，    Cr 0.25～0.50，其余为铁；
2)对球墨铸铁进行球化处理，并进行孕育处理，处理后的化学成份要求为：
C 3.40～3.80，Si 2.20～2.80，Mn 0.20～0.50，P≤0.03，
S ≤0.02，    Mg 0.03～0.04，Re 0.01～0.02，Cr 0.25～0.50，
其余为铁；
并且处理后所述的球墨铸铁中的石墨金相组织要求：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
3)犁铧造型浇注；
4)等温淬火处理：
奥氏体化加热880℃～920℃，时间1.4～1.6h；
等温淬火处理235℃～280℃，时间0.8～1.2h；
回火处理200℃，时间1.4～1.6h；
所得等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物＜20wt％；
5)清洗后检查犁铧的附铸金相试块，进行金相检查和硬度检查，同时对犁铧进行无损探伤，合格既得产品。
所述的犁铧性能为：硬度HRc53～58，冲击韧度αk11～40J/cm2。
本发明具有如下有益效果：本发明改变了过去采用低合金钢精铸犁铧的传统工艺；同时解决白口铸铁犁铧韧度差的问题；其使用寿命是低合金钢材料犁铧的3倍以上；价格比精铸低合金钢犁铧降低三分之一，大大降低农业生产成本。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明
图1为本发明一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧的生产方法方框图。
具体实施方式
实施例1
一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧，该犁铧以等温淬火球墨铸铁为原料，该球墨铸铁包括下列重量百分比的化学成份：
C  3.40，Si 2.20，Mn 0.20，P≤0.03，S≤0.02，
Mg 0.03，Re 0.01，Cr 0.25，其余为铁；
所述球墨铸铁中的石墨金相组织为：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
所述等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物为5wt％。
一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧的生产方法，包括如下步骤：
1)生产球墨铸铁：在感应电炉里熔炼球墨铸铁铁水，该球墨铸铁原铁水化学成份要求为(wt％)：
C  3.40，Si 1.60，Mn 0.20，P≤0.03，
S≤0.02，Cr 0.25，其余为铁；
2)球墨铸铁的球化处理，并进行孕育处理，处理后的化学成分要求为：
C 3.40，  Si 2.20，Mn 0.20，P≤0.03，
S ≤0.02，Mg 0.03，Re 0.01，Cr 0.25，其余为铁；
并且处理后所述的球墨铸铁中的石墨金相组织要求：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
3)犁铧造型浇注；
4)等温淬火处理：
奥氏体化加热    880℃，时间1.6h；
等温淬火处理    235℃，时间1.2h；
回火处理        200℃，时间1.6h；
所得等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物为5wt％，HRc＝53，冲击韧度αk40J/cm2
5)清洗后检查犁铧的附铸金相试块，进行金相检查和硬度检查，同时对犁铧进行无损探伤，合格既得产品。
所得产品HRc＝53，冲击韧度αk＝40J/cm2
实施例2
一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧，该犁铧以等温淬火球墨铸铁为原料，该球墨铸铁包括下列重量百分比的化学成份：
C  3.80，Si 2.80，Mn 0.50，P≤0.03，S≤0.02，Mg 0.04，Re 0.02，
Cr 0.50，其余为铁；
所述的球墨铸铁中的石墨金相组织为：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
所述等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物为5wt％。
前述一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧的生产方法，包括如下步骤：
1)生产球墨铸铁：在感应电炉里熔炼球墨铸铁铁水，该球墨铸铁原铁水化学成份要求为(wt％)：
C  3.80，Si 1.80，Mn 0.50，P≤0.03，
S≤0.02，Cr 0.50，其余为铁；
2)球墨铸铁的球化处理，并进行孕育处理，处理后的化学成分要求为：
C  3.80，Si 2.80，Mn 0.50，P≤0.03，S≤0.02，Mg 0.04，Re 0.02，
Cr 0.50，其余为铁；
并且处理后所述的球墨铸铁中的石墨金相组织要求：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
3)犁铧造型浇注；
4)等温淬火处理：
奥氏体化加热    920℃，时间1.4h；
等温淬火处理    280℃，时间0.8h；
回火处理        200℃，时间1.4h；
所述等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物为19.9wt％；HRc＝58；冲击韧度αk11J/cm2
5)清洗后检查犁铧的附铸金相试块，进行金相检查和硬度检查，同时对犁铧进行无损探伤，合格既得产品。
所得产品HRc＝58；冲击韧度αk＝11J/cm2。
实施例3
一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧，该犁铧以等温淬火球墨铸铁为原料，该球墨铸铁包括下列重量百分比的化学成份：
C  3.56， Si 2.62， Mn 0.22，P 0.024，S 0.015，
Mg 0.038，Re 0.014，Cr 0.30，其余为铁；
所述的球墨铸铁中的石墨金相组织为：球化率2级，石墨大小7级，石墨数量200个/mm2；
所述等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物为10wt％。
前述一种带有碳化物的等温淬火球墨铸铁犁铧的生产方法，包括如下步骤：
1)生产球墨铸铁：在感应电炉里熔炼球墨铸铁铁水，该球墨铸铁原铁水化学成份要求为(wt％)：
C  3.80，Si 1.80，Mn 0.50，P≤0.03，
S≤0.02，Cr 0.30，其余为铁；
2)球墨铸铁的球化处理，并进行孕育处理，处理后的化学成分要求为：
C  3.56， Si 2.62， Mn 0.22，P 0.024，S 0.015，
Mg 0.038，Re 0.014，Cr 0.30，其余为铁；
并且处理后所述的球墨铸铁中的石墨金相组织为：球化率2级，石墨大小7级，石墨数量200个/mm2；
3)犁铧造型浇注；
4)等温淬火处理：
奥氏体化加热    900℃，时间1.5h；
等温淬火处理    255℃，时间1h；
回火处理        200℃，时间1.5h；
所述等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物为10wt％；
5)清洗后检查犁铧的附铸金相试块，进行金相检查和硬度检查，同时对犁铧进行无损探伤合格既得产品。
所得产品HRc＝55；冲击韧度αk＝21J/cm2。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims (3)

1、一种带有碳化物的等温淬火球铁犁铧，该犁铧以等温淬火球墨铸铁为原料，其特征在于：该球墨铸铁包括下列重量百分比的化学成份：
C  3.40～3.80，Si  2.20～2.80，Mn  0.20～0.50，P   ≤0.03，
S  ≤0.02，    Mg  0.03～0.04，Re  0.01～0.02，Cr  0.25～0.50，
其余为铁；
所述的球墨铸铁中的石墨金相组织为：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
所述等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物＜20wt％。
2、一种带有碳化物的等温淬火球铁犁铧的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)生产球墨铸铁：熔炉里熔炼球墨铸铁铁水，该球墨铸铁原铁水化学成份重量百分比要求为：
C  3.40～3.80，Si  1.60～1.80，Mn 0.20～0.50，P≤0.03，
S  ≤0.02，    Cr  0.25～0.50，其余为铁；
2)对球墨铸铁的进行球化处理，并进行孕育处理，处理后的化学成分要求为：
C  3.40～3.80，Si  2.20～2.80，Mn  0.20～0.50，P≤0.03，S≤0.02，
Mg 0.03～0.04，Re  0.01～0.02，Cr  0.25～0.50，其余为铁；
并且处理后所述的球墨铸铁中的石墨金相组织要求：球化率2级以上，石墨大小6级以上，石墨数量＞100个/mm2；
3)犁铧造型浇注；
4)等温淬火处理：进行奥氏体化加热、等温淬火处理和回火处理工艺；所得等温淬火球墨铸铁的基体是：马氏体+下贝氏体+残余奥氏体+碳化物；所述碳化物＜20wt％；
5)清洗后检查犁铧的附铸金相试块，进行金相检查和硬度检查，同时对犁铧进行无损探伤，合格既得产品。
3、根据权利2所述的一种带有碳化物的等温淬火球铁犁铧的生产方法，其特征在于：步骤4)中，奥氏体化加热温度和时间分别为：880℃～920℃，时间1.4～1.6h；等温淬火处理温度和时间分别为：235℃～280℃，时间0.8～1.2h；回火处理温度和时间分别为：200℃，时间1.4～1.6h。
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