CN101921903B - 获得高珠光体高韧性球墨铸铁曲轴的方法 - Google Patents

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Abstract

一种涉及到提高球墨铸铁珠光体含量及改善机械性能的获得高珠光体高韧性球墨铸铁曲轴的方法，它是对含Mn为0.82％以下的球墨铸铁曲轴铸件通过铸件余热正火和常规正火两次正火工艺处理后使球墨铸铁曲轴铸件珠光体含量为≥95％，延伸率≥5％，HB≥260。本发明省去了添加Cu的费用和正火液及其损耗的费用，使球墨铸铁曲轴铸件的珠光体含量≥95％并有良好的机械性能。

Description

获得高珠光体高韧性球墨铸铁曲轴的方法
技术领域
本发明涉及到热处理，特别涉及到球墨铸铁高珠光体含量及改善机械性能的方法。
背景技术
珠光体在球墨铸铁中的作用十分明显，它能增加球墨铸铁的抗拉强度和硬度，改善其机械性能。目前，提高球墨铸铁中珠光体的含量和方法有三种：
第一种是吉林大学材料科学与工程学院朱先勇、刘耀辉等人在《材料热处理学报》2007年02期上发表的“新型铸态高强度珠光体球墨铸铁的研究”和2007年2月在农业机械学报第38卷第二期上发表的《铸态珠光体球墨铸铁组织形态与性能》提出了同一个获得珠光体含量大于(等于)95的方法。即在普通球墨铸铁的基础上加入Cu、Sb元素，通过余温正火工艺获得铸态珠光体球墨铸铁。该铸铁的珠光体含量大于(等于)95％，渗碳体≤5％，抗拉强度可达700～850N/mm2，硬度280～350HB，延伸率3％～5％，其不足之处是：1抗拉强度低，低的仅有700N/mm2，不能在QT800-2以上曲轴类产品上运用，2硬度高达350HB易切削性差，给机械加工带来不便，3延伸率下限为3％，上限为5％，塑性储备不足。
第二种是广西柳州机械厂陈连塔发表的“铸态珠光体球墨铸铁276Q曲轴的试制”中提出了用稀土镁球化剂，采用冲入法生产铸态珠光体球墨铸铁，珠光体含量达90～95％，该项技术的不足之处在于珠光体含量不能稳定地达到95％以上。
第三种是工业炉信息网在《理想正火液的应用》中提出了运用正火液获得珠光体≥95％的方法：即将铸态曲轴加热到940℃保温2小时然后再到正火液中冷却，再加热到550℃保温1.5小时回火再水冷，从而获得珠光体≥95％的金相组织和抗拉强度855N/mm2，延伸率为3.6％，硬度HB为277的力学性能，该项技术的缺陷是：1正火液2万元/吨，价格贵且正火冷却时正火液消耗较大，正火成本较高，2通过550℃保温2小时的回火处理才获得所述性能，生产成本更高，3、延伸率为3.6％塑性储备不足。
发明内容
本发明的目的是提出一种获得高珠光体高韧性球墨铸铁曲轴的方法，它是将球墨铸铁曲轴铸件通过两次正火工艺后，获得≥95％珠光体组织的高韧性球墨铸铁曲轴。
本发明的技术方案是以如下的方式来实现的：
本发明是通过铸造余热正火和常规正火两次正火后，使球墨铸铁曲轴中珠光体的含量达到≥95％，
第一次铸造余热正火的工艺过程是：
1、熔炼；球墨铸铁熔炼后对铁液进行球化，其球化剂为稀土镁，用量为铁液重量的0.9-1.2％，球化后的球墨铸铁的化学成分按下表进行控制；
Figure GSB00000769445000021
2、浇注；熔炼后出铁水温度1450℃-1520℃，铸件浇注温度为1350℃；
3、开箱脱模要求：
当铁模覆砂生产线是三班连续生产，即浇注的是热铁型时，从该型浇注结束起11分钟到15分钟开箱，曲轴铸件利用自身重力脱模；
当铁模覆砂线因间断生产或更换品种，浇注的是冷铁型时，从该型浇注结束起10分钟到13分钟开箱，铸件曲轴利用自身重力脱模，此时铸件曲轴自身表面温度在900℃-830℃之间；
铁模覆砂生产线上有多箱铁型被浇注，所有铁型开箱时间都必须控制在该型浇注结束起：热型11到15分钟，冷型10到14分钟；
4、开箱脱模的曲轴铸件，迅速送到风冷区进行吹风冷却到环境温度；
第二次正火工艺过程是：
5、将曲轴铸件冷却到环境稳温度稳定后进入电炉内加热升温至910℃；
6、将升温至910℃的曲轴铸件保温一小时出炉；
7、出炉后的曲轴铸件送喷雾冷却区快速冷却，其冷却初始温度不低于840℃，喷雾冷却时间15分钟以上。
本发明的优点是：
1、本发明与现有技术比省去了在普通球墨铸铁内加入Cu的消耗，节省了成本费用。
2、本发明与现有技术比，省去了购买正火液的费用(2万元/吨)及冷却正火液的损耗费用，使生产成本更低。
3、本发明获得的球墨铸铁曲轴的珠光体含量稳定到达95％以上，延伸率延伸率≥5％，具有良好的韧性。
4、本发明的珠光体含量≥95％时，硬度≥260具有良好机械加工性能。
具体实施方式
参见实施例，对本发明作进一步说明。
实施例一
CA4102曲轴 材质要求：QT800-2，硬度要求：HB 260-300。
1、熔炼炉：1吨电炉，铁液重量1045Kg，加球化剂稀土镁11Kg
球化处理前材料的化学成分：
Figure GSB00000769445000041
球化处理后材料的化学成分：
Figure GSB00000769445000042
2、浇注：铁水出炉温度：1493℃；
铸件浇注温度：1428℃；
3、开箱脱模：曲轴铸件浇注结束到开箱开始间隔时间13分钟；
开箱时铸件表面温度899℃；环境温度34℃；
4、开始吹风冷却时曲轴铸件表面温度849℃；将曲轴铸件吹风冷却到环境温度；
5、将曲轴铸件冷却到环境温度稳定后
进正火炉加热1.5小时升温至910℃；
6、保温一小时出炉；
7、送喷雾区快速冷却，冷却初始温度834℃；
喷雾冷却持续时间：15分钟；
本体取样，一件产品上取样两处，检验金相组织和机械性能结果如下表：
金相组织：
Figure GSB00000769445000043
机械性能：
Figure GSB00000769445000051
实施例二
YTR4105曲轴 材质要求：QT800-2，硬度要求：HB 240-320；
1、熔炼炉：1吨电炉，铁液重量1070Kg，加球化剂稀土镁11Kg
球化处理前材料的化学成分：
Figure GSB00000769445000052
球化处理碳、硅、锰、硫、磷的化学成分后：
Figure GSB00000769445000053
2、浇注：铁水出炉温度：1493℃；
铸件浇注温度：1392℃；
3、开箱脱模：铸件浇注结束到开箱开始间隔时间12分钟58秒；
开箱时曲轴铸件表面温度891℃；环境温度34℃；
4、开始吹风降温时曲轴铸件表面温度860℃；将曲轴铸件吹风冷却到环境温度；
5、将曲轴铸件吹风冷却到环境稳定后
进正火炉加热1.5小时升温至910℃；
6、保温一小时出炉；
7、送喷雾区快速冷却，冷却初始温度858℃，
喷雾冷却持续时间：15分钟；
本体取样，一件产品上取样两处，检验金相组织和机械性能结果如下表：
金相组织：
Figure GSB00000769445000061
机械性能：
Figure GSB00000769445000062
实施例三
YTR4105曲轴材质要求：QT800-2，硬度要求：HB 240-320；
1、熔炼炉：1.5吨电炉，铁液重量1485Kg，加球化剂稀土镁15Kg材料化学成分：
球化处理前材料的化学成分：
Figure GSB00000769445000063
球化处理后材料的化学成分：
Figure GSB00000769445000064
铁水出炉温度：1492℃；
2、浇注：铸件浇注温度：1389℃；
铸件浇注结束到开箱开始间隔时间12分钟48秒；
3、开箱脱模：开箱时曲轴铸件表面温度887℃；环境温度34℃；
4、开始吹风降温时曲轴铸件表面温度857℃；将曲轴铸件吹风冷却到环境温度；
5、将曲轴铸件吹风冷却到环境温度稳定后
进正火炉加热1.5小时升温至910℃；
6、保温一小时出炉；
7、送喷雾区快速冷却，冷却初始温度862℃；
喷雾冷却持续时间：15分钟；
本体取样，一件产品上取样两处，检验金相组织和机械性能结果如下表：
金相组织：
Figure GSB00000769445000071
机械性能：
Figure GSB00000769445000072

Claims (1)

1.一种涉及到提高球墨铸铁珠光体含量及改善机械性能的获得高珠光体高韧性球墨铸铁曲轴的方法，其特征是：通过铸造余热正火和常规正火两次正火，第一次铸造余热正火的工艺过程是：
(1)、熔炼；球墨铸铁熔炼后对铁液进行球化，其球化剂为稀土镁，用量为铁液重量的0.9-1.2％，球化后的球墨铸铁的化学成分按下表进行控制：
Figure FSB00000730974300011
(2)、浇注：熔炼后出铁液温度1450℃-1520℃，曲轴铸件浇注温度为≥1350℃，
(3)、铸件浇注后开箱要求：
当铁模覆砂生产线是三班连续生产，即浇注的是热铁型时，从该型浇注结束起11分钟到15分钟开箱，曲轴铸件利用自身重力脱模，
当铁模覆砂线因间断生产或更换品种，浇注的是冷铁型时，从该型浇注结束起10分钟到14分钟开箱，曲轴铸件利用自身重力脱模，此时曲轴铸件表面温度在900℃-830℃之间，
铁模覆砂生产线上有多箱铁型被浇注，所有铁型开箱时间都必须控制在该型浇注结束起：热型11到15分钟，冷型10到14分钟进行，
(4)、开箱脱模的铸件，迅速送到风冷区进行吹风冷却，将曲轴铸件吹风冷却到环境温度；
第二次正火工艺过程是：
(5)、将曲轴铸件经吹风冷却到环境温度稳定后进入电炉内加热升温至910℃；
(6)、将升温至910℃的曲轴铸件保温一小时出炉；
(7)、出炉后的曲轴铸件送喷雾冷却区快速冷却，其冷却初始温度不低于840℃，喷雾冷却时间15分钟。
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