CN103695760B - 一种合金灰口铸铁中高压泵体材料 - Google Patents
一种合金灰口铸铁中高压泵体材料 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种铸态合金灰铸铁中高压泵体材料及泵体铸件的制造，泵体材料的化学成分按质量百分比计为：C3.3～3.8％，Si1.4～2.5％，Mn0.4～0.8％，S≤0.01％，P≤0.06％，Sb0.1～0.5％，Mo0.3～0.5％，Ti0.08～0.12％，Cu0.40～0.60％，Al0.01～0.03％，Re0.011～0.023％，其余为Fe，采用中频感应电炉熔炼，利用稀土硅铁和硅钡孕育剂进行孕育处理，泵体铸件采用覆膜砂射砂造型和壳芯；该铸态合金灰口铸铁材料抗拉强度σb≥400Mpa，延伸率δ1.5～2％，具有应力低、组织致密度好、导热散热性能好，铸造工艺稳定，成品率高等技术特征，代替球墨铸铁生产压力等级在18Mpa-30Mpa之间的中高压泵体，用于装载机、小型挖掘机等工程机械中，不容易产生渗漏、涨体等缺陷，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及铸造领域，尤其涉及装载机、小型挖掘机用中高压泵体铸件。
背景技术
近年来，国内工程机械行业特别是装载机、挖掘机等得到了突飞猛进的发展，目前保有量已超过了几百万台，油泵体的制造技术是其关键技术之一。装载机、小型挖掘机油泵的工作压力一般在18MPa-30MPa之间，属于中高压压力范围，液压油的最高温度达到90℃左右，这就要求泵体铸件有足够的强度，组织致密、尺寸稳定，防止涨体及渗漏故障，同时还要求泵体材料具有良好的导热散热性能等。当前装载机、小型挖掘机用泵体一般使用球墨铸铁材料，球墨铸铁材料虽然有较高的强度，但其铸造性能不如灰口铸铁，组织致密性、导热散热性能及尺寸稳定性较差，球墨铸铁泵体使用过程中易出现渗漏、涨体等缺陷，使用寿命短。传统的高牌号灰口铸铁，为达到高的强度性能，采用低碳当量，白口倾向大，铸件内应力大，需要热处理消除铸件内应力，而且难以达到中高压泵体的强度性能要求。因此开发一种满足装载机、小型挖掘机等使用条件下的低应力铸态合金灰口铸铁泵体材料是非常有必要的。
发明内容
1.本发明是提供一种铸态合金灰口铸铁中高压泵体材料，代替球墨铸铁生产装载机、小型挖掘机用液压泵体，泵体铸件不易出现渗漏、涨体等缺陷，使用寿命长，而且成本低。
2.本发明为解决其技术问题所提供技术方案是：合金灰口铸铁材料的组成为含有以下质量百分数的元素：C3.3～3.8％，Si1.4～2.5％，Mn0.4～0.8％，Sb0.1～0.5％，Mo0.3～0.5％，Ti0.08～0.12％，Cu0.40～0.60％，Al0.01～0.03％，Re0.011～0.023％，S≤0.01％，P≤0.06％，余量为Fe元素，具体熔炼工艺是：
(1)炉料配比：按C、Si、Mn质量百分计算选取50～60％Z14新生铁，15～25％回炉铁，20～30％Q235废钢，0.8～1.5％的75硅铁，0.5～1.5％增碳剂；
(3)合金化处理：按合金元素质量百分比计算合金材料添加量：Sb0.1～0.5％，Mo0.3～0.5％，Ti0.08～0.12％，Cu0.40～0.60％，Al0.01～0.03％，其中元素Mo以FeMo60钼铁加入，元素Ti以FeTi30钛铁加入，其余以纯金属形式加入；
(3)熔炼：采用中频感应电炉熔炼，加料顺序为Z14新生铁→增碳剂→回炉铁→废钢→75硅铁→60钼铁→钛铁→紫铜→锑→铝，需要经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，铁水出炉温度控制在1480～1520℃之间；
(4)孕育处理：孕育处理采用稀土硅铁和硅钡孕育剂，稀土硅铁加入量为铁水质量的0.1～0.3％之间，硅钡合金加入量为铁水质量的0.3～0.6％，孕育剂的三分之二采用包底冲入法工艺，另外三分之一的孕育剂在浇注时以随流孕育处理工艺加入；
(5)取样检验：浇注光谱化学成分分析试样，化学成分合格方可进行浇注；
(6)浇注：浇注温度1300～1420℃，并随炉浇注拉伸试棒；
(7)利用本发明合金铸铁材料浇注的拉伸试棒力学性能为：抗拉强度σb≥400Mpa，延伸率δ1.5～2％。
3.本发明的有益效果是：
①本发明通过合金化处理，获得高碳当量高强度灰口铸铁材料，而且还有一定的塑性，用来代替QT400-8生产装载机、小型挖掘机用液压泵体铸件，不需要热处理即能完全满足其强度性能要求，且高碳当量灰口铸铁铸件残余应力小，不需要去应力退火处理，因而生产成本低。
②灰口铸铁较球墨铸铁流动性好，不容易产生显微缩松缺陷，利用本发明所述铸态合金灰口铸铁材料生产的中高压泵体铸件组织致密度高，因而使用过程中不易出现渗漏。
③合金灰口铸铁中高压泵体材料的石墨形态呈片状的，其导热性能比球墨铸铁要好很多，一方面有利于降低液压系统的油温，另一方面不容易产生高的热应力，因而利用本发明灰口铸铁材料生产的油泵体铸件尺寸稳定性好，使用寿命长。
具体实施方式
实施例一
(1)炉料配比：按C、Si、Mn质量百分比中间值计算选取50～60％Z14新生铁，15～25％回炉铁，20～30％Q235废钢，0.8～1.5％的75硅铁，0.5～1.5％增碳剂；
(2)合金化处理：按合金元素质量百分比计算合金材料添加量：Sb0.15％，Mo0.40％，Ti0.10％，Cu0.45％，Al0.03％，其中元素Mo以FeMo60钼铁加入，元素Ti以FeTi30钛铁加入，
其余以纯金属加入；
(3)熔炼：采用中频感应电炉熔炼，加料顺序为Z14新生铁→增碳剂→回炉铁→废钢→75硅铁→钼铁→钛铁→紫铜→锑→铝，需要经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，铁水出炉温度为1490℃；
(4)孕育处理：孕育处理采用稀土硅铁和硅钡孕育剂，稀土硅铁加入量为铁水质量的0.1％，硅钡合金加入量为铁水质量的0.6％，孕育剂的三分之二采用包底冲入法工艺；另外三分之一的孕育剂在浇注时以随流孕育处理工艺加入；
(5)取样检验：浇注光谱化学成分分析试样，化学成分分析结果按质量百分比计为C3.52％，Si2.38％，Mn0.45％，S0.009％，P0.04％，Sb0.14％，Mo0.38％，Ti0.09％，Cu0.43％，Al0.023％，Re0.012％，其余为Fe及不可避免的其他杂质；
(6)浇注：浇注温度为1360℃，并随炉浇注拉伸试棒；
(7)浇注的拉伸试棒力学性能为：抗拉强度σb405Mpa，延伸率δ1.84％。
实施例二
(1)炉料配比：按C、Si、Mn质量百分比中间值计算选取50～60％Z14新生铁，15～25％回炉铁，20～30％Q235废钢，0.8～1.5％的75硅铁，0.5～1.5％增碳剂；
(2)合金化处理：按合金元素质量百分比计算合金材料添加量：Sb0.30％，Mo0.40％，Ti0.10％，Cu0.50％，Al0.03％，其中元素Mo以FeMo60钼铁加入，元素Ti以FeTi30钛铁加入，其余以纯金属加入；
(3)熔炼：采用中频感应电炉熔炼，加料顺序为Z14新生铁→增碳剂→回炉铁→废钢→75硅铁→钼铁→钛铁→紫铜→锑→铝，需要经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，铁水出炉温度为1500℃；
(4)孕育处理：孕育处理采用稀土硅铁和硅钡孕育剂，稀土硅铁加入量为铁水质量的0.2％，硅钡合金加入量为铁水质量的0.45％，孕育剂的三分之二采用包底冲入法工艺；另外三分之一的孕育剂在浇注时以随流孕育处理工艺加入；
(5)取样检验：浇注光谱化学成分分析试样，化学成分分析结果按质量百分比计为C3.61％，Si2.02％，Mn0.56％，S0.008％，P0.05％，Sb0.28％，Mo0.38％，Ti0.10％，Cu0.49％，Al0.023％，Re0.019％，其余为Fe及不可避免的其他杂质。
(6)浇注：浇注温度为1370℃，并随炉浇注拉伸试棒；
(7)浇注的拉伸试棒力学性能为：抗拉强度σb428Mpa，延伸率δ1.68％。
实施例三
(1)炉料配比：按C、Si、Mn质量百分比中间值计算选取50～60％Z14新生铁，15～25％回炉铁，20～30％Q235废钢，0.8～1.5％的75硅铁，0.5～1.5％增碳剂；
(2)合金化处理：按合金元素质量百分比计算合金材料添加量：Sb0.40％，Mo0.40％，Ti0.10％，Cu0.55％，Al0.03％，其中元素Mo以FeMo60钼铁加入，元素Ti以FeTi30钛铁加入，其余以纯金属加入；
(3)熔炼：采用中频感应电炉熔炼，加料顺序为Z14新生铁→增碳剂→回炉铁→废钢→75硅铁→钼铁→钛铁→紫铜→锑→铝，需要经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，铁水出炉温度为1500℃；
(4)孕育处理：孕育处理采用稀土硅铁和硅钡孕育剂，稀土硅铁加入量为铁水质量的0.3％，硅钡合金加入量为铁水质量的0.3％，孕育剂的三分之二采用包底冲入法工艺；另外三分之一的孕育剂在浇注时以随流孕育处理工艺加入；
(5)取样检验：浇注光谱化学成分分析试样，化学成分分析结果按质量百分比计为C3.72％，Si1.67％，Mn0.63％，S0.008％，P0.04％，Sb0.37％，Mo0.39％，Ti0.10％，Cu0.53％，Al0.021％，Re0.021％，其余为Fe及不可避免的其他杂质。
(6)浇注：浇注温度为1390℃，并随炉浇注拉伸试棒；
(7)浇注的拉伸试棒力学性能为：抗拉强度σb435Mpa，延伸率δ1.65％。
Claims (1)
1.一种合金灰口铸铁中高压泵体材料，含有以下质量百分数的元素：C3.3～3.8％，Si1.4～2.5％，Mn0.4～0.8％，其特征在于还含有Sb0.1～0.5％，Mo0.3～0.5％，Ti0.08～0.12％，Cu0.40～0.60％，Al0.01～0.03％，Re0.011～0.023％，余量为Fe元素和杂质元素，其中S≤0.01％，P≤0.06％，采用中频感应电炉熔炼，利用稀土硅铁和硅钡孕育剂进行孕育处理，稀土硅铁加入量为铁水质量的0.1～0.3％之间，硅钡合金加入量为铁水质量的0.3～0.6％，孕育剂的三分之二采用包底冲入法工艺，另外三分之一的孕育剂在浇注时以随流孕育处理工艺加入。
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