CN103789604B - 一种球墨铸铁合金及其在薄壁型液力缓速器叶轮中的应用 - Google Patents
一种球墨铸铁合金及其在薄壁型液力缓速器叶轮中的应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于一种球墨铸铁合金技术领域，具体涉及一种薄壁型液力缓速器叶轮用球墨铸铁合金及其应用。所述一种球墨铸铁合金，按重量百分比计包括以下组分：3.0-3.5%的C、2.5-2.9%的Si、0.3-0.5%的Mn、0.05-0.07%的Cr、1.57-1.60%的Ni、0.60-0.65%的Cu、89-92%的Fe和余量的痕量元素。所述球墨铸铁合金用于薄壁型液力缓速器叶轮的制备方法，包括基材熔炼；调节化学成分；球化处理；孕育处理；浇铸成型；退火冷却。本发明提供的技术方案通过合金化改善了球墨铸铁的流动性，使其更利于型腔的填充，浇铸出的薄壁型叶轮边缘无破口、无夹渣，克服了运行中易崩裂的缺陷。
Description
技术领域
本发明属于一种球墨铸铁合金技术领域，具体涉及一种球墨铸铁合金及其在薄壁型液力缓速器叶轮中的应用。
背景技术
由于液力缓速器叶轮需要较高的强度和刚度，因此目前主要采用合金钢来铸造成型。一些重型卡车中用到的高端液力缓速器叶轮设计中，边缘厚度仅1mm，因合金钢在浇铸此类薄壁元件时流动性差，很难浇铸成型出结构复杂和精密的铸件。
铸铁，特别是球墨铸铁虽然可铸性理想，价格合适，但刚度、强度不够，因此无法直接用于液力缓速器叶轮的铸造，球墨铸铁的合金改善法有较长的历史，配方各异，工艺复杂，不同的产品有不同的性能要求，常规球墨铸铁铸出的此类薄壁元件，在3000-4000N.m的大扭矩和大转速下易崩裂、断裂，造成整个机体报废，目前还没有合适的球墨铸铁合金可以成功铸造薄壁型液力缓速器叶轮。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是缺少合适的球墨铸铁合金铸造出薄壁型液力缓速器叶轮，为了克服以上不足，提供了一种球墨铸铁合金及其在薄壁型液力缓速器叶轮中的应用。
为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：所述一种球墨铸铁合金，按重量百分比计包括以下组分：3.0-3.5%的C、2.5-2.9%的Si、0.3-0.5%的Mn、0.05-0.07%的Cr、1.57-1.60%的Ni、0.60-0.65%的Cu、89-92%的Fe和余量的痕量元素。
优选地是，所述痕量元素中S≤0.02%，P≤0.01%，其中百分比是基于所述薄壁型液力缓速器叶轮用球墨铸铁合金所有组分的总重量的重量百分比。
优选地是，按重量百分比计包括以下组分：3.1%的C、2.7%的Si、0.3%的Mn、0.07%的Cr、1.60%的Ni、0.62%的Cu、91%的Fe和余量的痕量元素。
本发明还提供了上述球墨铸铁合金用于浇铸薄壁型液力缓速器叶轮的方法，包括如下步骤：
1）以球墨铸铁为基材，在电炉中熔炼；
2）向步骤1）中熔融的铁水中加入适量的Cu、Si、Ni和Mn；
3）向步骤2）中的合金液中加入球化剂进行球化处理；
4）对步骤3）球化处理后的合金水加入孕育剂进行孕育处理；
5）将步骤4）孕育处理后的合金水浇铸到模壳中成型；
6）在780-820℃保温2-3小时退火，然后随炉冷却到620-640℃，取出室温自然冷却，清砂，修型后制得薄壁型液力缓速器叶轮。
优选地是，所述球墨铸铁为QT-400-18或QT-400-10。
优选地是，所述步骤5）中浇铸温度为1350-1380℃。
本发明提供的技术方案通过加入Cu、Si、Ni和Mn等元素，改善了球墨铸铁的流动性，使其更利于型腔的填充，因此可以浇铸出复杂精密的铸件，同时浇铸的产品强度接近45号钢，浇铸出的薄壁型液力缓速器叶轮边缘无破口、无夹渣，克服了运行中易崩裂的缺陷和隐患。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作详细描述：
本发明所述薄壁型液力缓速器叶轮的铸造方法，包括如下步骤：
1）以球墨铸铁QT-400-18为基材，在电炉中熔炼；
2）向步骤1）中熔融的铁水中加入适量的Cu、Si、Ni和Mn；
3）向步骤2）中的合金液中加入球化剂进行球化处理；
4）对步骤3）球化处理后的合金水加入孕育剂进行孕育处理；
5）在1350-1380℃的浇铸温度下，将步骤4）孕育处理后的合金水浇铸到模壳中成型；
6）在820℃保温2-3小时退火，然后随炉冷却到640℃，取出室温自然冷却，清砂，修型后制得薄壁型液力缓速器叶轮。
制备的薄壁型液力缓速器叶轮的材料为球墨铸铁合金，所述球墨铸铁合金按重量百分比计包括以下组分：3.1%的C、2.7%的Si、0.3%的Mn、0.07%的Cr、1.60%的Ni、0.62%的Cu、91%的Fe和余量的痕量元素，并且所述痕量元素中S≤0.02%，P≤0.01%。
力学性能测试数据如表一所示：
表一
| QT-400-18 | 球墨铸铁合金 | |
| 抗拉强度（MPa） | ≥400 | ≥720 |
| 屈服强度（MPa） | ≥250 | ≥300 |
| 伸长率 | ≥18% | ≥24% |
| 硬度(N/mm2) | 120-200 | 280 |
由此可见，合金化后的球墨铸铁，流动性明显改善，强度硬度也都大幅提高。
Claims (4)
1.一种球墨铸铁合金，其特征在于，按重量百分比计包括以下组分：3.1％的C、2.7％的Si、0.3％的Mn、0.07％的Cr、1.60％的Ni、0.62％的Cu、91％的Fe和余量的痕量元素。
2.权利要求1所述球墨铸铁合金用于浇铸薄壁型液力缓速器叶轮的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)以球墨铸铁为基材，在电炉中熔炼；
2)向步骤1)中熔融的铁水中加入适量的Cu、Si、Ni和Mn；
3)向步骤2)中的合金液中加入球化剂进行球化处理；
4)对步骤3)球化处理后的合金水加入孕育剂进行孕育处理；
5)将步骤4)孕育处理后的合金水浇铸到模壳中成型；
6)在780-820℃保温2-3小时退火，然后随炉冷却到620-640℃，取出室温自然冷却，清砂，修型后制得薄壁型液力缓速器叶轮。
3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述球墨铸铁为QT-400-18或QT-400-10。
4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述步骤5)中浇铸温度为1350-1380℃。
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