CN101619372A - 提高正火高强度球墨铸铁韧性的方法 - Google Patents

Abstract

一种提高正火高强度球墨铸铁韧性的方法，其特征是在球化时采用复合孕育工艺，同时加入普通75SiFe孕育剂、Ca－Ba高效孕育剂、Ca－Ba－Sb高效孕育剂，加入量分别为铁水重量的0.45％－0.50％、0.30％－0.33％、0.15－0.20％。使用本发明技术生产的球墨铸铁，铸件本体抗拉强度≥900Mpa，延伸率≥6％，冲击韧性≥40J/cm²，硬度HB250～320。不仅保留了QT800－6的优势，而且强化后可靠性提高了6％，铸件的生产成本与QT800－6相当，适用于多种领域的大中小零件，应用前景广泛。

Description

提高正火高强度球墨铸铁韧性的方法

技术领域

本发明属提高正火高强度球墨铸铁韧性的方法领域。

背景技术

在我国球墨铸铁的国家标准中，正火球墨铸铁抗拉强度大于800Mpa的材料有QT800-2、QT800-6、QT900-2、QT900-3等，在这些牌号中，用本申请人发明的、中国专利《一种球墨铸铁的生产方法》(专利号03119014.6)的方法生产出的QT800-6，具有传统球墨铸铁材料屈强比高、硬度高、扭转强度高、耐磨性好、加工性好、小能量多次冲击循环次数优越的优点，克服了一般球墨铸铁韧性和塑性低的缺点，其宏观断裂韧性指标及疲劳强度得到明显提高，可靠性超过钢材料，疲劳弯矩比国内外强化处理的非调质钢材高500～700N.m。但由于对柴油机爆发压力的要求越来越高，球墨铸铁QT800-6的强度略显不足，将其应用到更大功率柴油机上受到一定限制；QT900-2和QT900-3虽然强度足够，但因为韧性太低，很难发挥强化效果，致使可靠性偏低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种本体抗拉强度≥900Mpa、延伸率≥6％的正火高强度球墨铸铁的制备方法。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

在球化时采用复合孕育工艺，同时加入以下三种孕育剂：

普通75SiFe孕育剂：加入量为铁水重量的0.45％-0.50％；

Ca-Ba高效孕育剂：孕育剂中Ca 1％-3％、Ba％1％-3％，加入量为铁水重量的0.30％-0.33％；

Ca-Ba-Sb高效孕育剂：孕育剂中Ca 1％-3％、Ba 4％-6％、Sb  1％-3％，加入量为铁水重量的0.15-0.20％。

使用本发明技术生产的球墨铸铁，可以达到QT900-6的水平，铸件本体抗拉强度≥900Mpa，延伸率≥6％，冲击韧性≥40J/cm²，硬度HB250～320。不仅保留了QT800-6的优势，而且强化后可靠性提高了6％，铸件的生产成本与QT800-6相当，适用于多种领域的大中小零件，应用前景广泛。

具体实施方式

本发明的技术主要是在生产高强度球墨铸铁QT800-6的基础上，从改善铸铁的球化和孕育工艺着手，提高球墨铸铁产品的韧性。

在常规的高强度球墨铸铁QT800-6中，除铁外含有以下主要化学成分：

C 3.6～3.9，Si 1.8～2.4Mn 0.25～0.6Cu 0.3～0.7P≤0.05S≤0.03

Ca 0.001～0.05Ba 0.005～0.1

球墨铸铁QT800-6由液态浇铸成型后，铸件一般采用以下条件进行热处理：

正火温度860±40℃保温时间1.5±1.0小时

回火温度600±50℃保温时间2.0±1.0小时

在球墨铸铁QT800-6的制备过程中，加入的Ca和Ba不仅有均匀、细化组织的作用，还能脱S脱P、净化铁水，而且价格低、用量少，有助于改善球墨铸铁的硬度分散性和疲劳裂纹扩散性。

在本发明的方法中，球化时同时使用了普通75SiFe孕育剂、Ca-Ba高效孕育剂和Ca-Ba-Sb高效孕育剂，生产出的球墨铸铁，较QT800-6的化学成分增加了锑，微量锑可促进和细化珠光体、消除异常石墨。在球墨铸铁中加入Ca、Ba、Sb元素，浇注成型后对铸件采取温度较一般正火或回火温度稍低的温度进行正火和回火处理。这样处理后的球墨铸铁，可以使球墨铸铁本体组织非常细化和均匀分布，不完全奥氏体化，珠光体含量可大于90％，渗碳体含量为零，磷共晶级别为一级，石墨球化率达2级，石墨球大小为6级。其铸件本体机械性能可以达到抗拉强度≥900Mpa，延伸率≥6％，冲击韧性≥40J/cm²，硬度HB250～320，可以进一步扩大以铁代钢的范围。

申请人用本发明的方法生产的YC6108ZQB柴油机曲轴，曲轴的极限疲劳弯矩超过3700N.m，断裂循环次数达10⁷次，远高于国内现有牌号的球墨铸铁曲轴和非调质锻钢曲轴，已接近国外最高水平的42CrMo调质锻钢曲轴，而且这种球墨铸铁件的生产较用钢料制作每公斤成本下降10元以上，突显出这种技术的优越性。

使用本发明的方法生产出的球墨铸铁，应用范围在进一步扩大，除广泛取代钢材用于各种发动机的零部件如曲轴凸轮轴、活塞环、减压器等，汽车保安件如底盘、支座、制动闸瓦等，高强度齿轮如行星齿轮、正时齿轮等，及其它如铁路机车车辆、农用机械、建筑机械和军工方面等需承受高强度、高韧性的大中小零件材料。

实施例1生产6108增压柴油机曲轴：

加入的孕育剂为：

普通75SiFe孕育剂：加入量为铁水质量的0.50％；

Ca-Ba高效孕育剂：孕育剂含Ca 3％、Ba 3％，加入量为铁水质量的0.30％；

Ca-Ba-Sb高效孕育剂：孕育剂含Ca 1％、Ba 4％，Sb 1％，加入量为铁水质量的0.20％。

热处理工艺：

正火温度900℃    保温时间2.5小时

回火温度650℃    保温时间2.5小时

获得成品的机械性能：

抗拉强度940Mpa    延伸率6.7％

冲击韧性62J/cm²   硬度HB 283

(注：曲轴的不同平衡块或不同曲颈部位的参数有差异，以下实施例同)

实施例2 生产6105增压柴油机曲轴：

加入的孕育剂为：

普通75SiFe孕育剂：加入量为铁水质量的0.48％；

Ca-Ba高效孕育剂：孕育剂含Ca 2％、Ba 2％，加入量为铁水质量的0.33％；

Ca-Ba-Sb高效孕育剂：孕育剂含Ca 2％、Ba 5％，Sb 2％，加入量为铁水质量的0.20％。

热处理工艺：

正火温度900℃    保温时间2.5小时

回火温度650℃    保温时间2.5小时

获得成品的机械性能：

抗拉强度938Mpa    延伸率7.2％

冲击韧性58J/cm²   硬度HB 285

实施例3生产4110增压柴油机曲轴：

加入的孕育剂为：

普通75SiFe孕育剂：加入量为铁水质量的0.45％

Ca-Ba高效孕育剂：孕育剂含Ca 1％、Ba 1％，加入量为铁水质量的0.32％

Ca-Ba-Sb高效孕育剂：孕育剂含Ca 3％、Ba 6％，Sb 3％，加入量为铁水质量的0.16％热处理工艺：

正火温度830℃    保温时间1.0小时

回火温度550℃    保温时间1.0小时

获得成品的机械性能：

抗拉强度965Mpa    延伸率7.8％

冲击韧性64J/cm²   硬度HB 288 。

Claims (1)

1.一种提高正火高强度球墨铸铁韧性的方法，熔炼、浇注、热处理均与球墨铸铁QT800-6相同，其特征是在球化时采用复合孕育工艺，同时加入以下三种孕育剂：

普通75SiFe孕育剂：加入量为铁水重量的0.45％-0.50％；

Ca-Ba高效孕育剂：孕育剂中Ca 1％-3％、Ba％ 1％-3％，加入量为铁水重量的0.30％-0.33％；

Ca-Ba-Sb高效孕育剂：孕育剂中Ca 1％-3％、Ba 4％-6％、Sb 1％-3％，加入量为铁水重量的0.15-0.20％。