CN106086612A - 一种球墨铸铁曲轴及其加工工艺 - Google Patents

一种球墨铸铁曲轴及其加工工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种球墨铸铁曲轴，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.6‑3.8％、Si 2.5‑3.0％、Mn 0.4‑0.6％、Mg 0.02‑0.03％、Cu 0.4‑0.5％、Re 0.02‑0.035％、Zr 0.02‑0.04％、Ti 0.03‑0.05％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe；本发明还公开了一种球墨铸铁曲轴的加工工艺。本发明通过将孕育剂包覆在球化剂表面，并且在球化剂表面包一层薄铁片，能够将球化剂和孕育剂很好的分散在铁水中，有效促进碳的石墨化，且球化反应平稳，球状石墨圆整度好，获得对基体强度影响最小的球状、细小、分散的球墨，提高球墨铸铁的综合性能，从而有效改善和提高球墨铸铁曲轴的综合机械性能，有效延长了曲轴的使用寿命。

Description

一种球墨铸铁曲轴及其加工工艺
技术领域
本发明涉及曲轴材料技术领域，具体涉及一种球墨铸铁曲轴及其加工工艺。
背景技术
曲轴是发动机的关键部件之一，对发动机的可靠性有决定性影响。球墨铸铁曲轴因具有良好的耐磨性、减震性、可加工性以及高的性价比，目前在柴油机械等重型设备中广泛采用，所用球墨铸铁曲轴的硬度值在240HB-260HB之间，抗拉强度为815MPa，延伸率为2.3％。为实现节能减排的要求，目前中等功率的发动机在向着高速、高功率、增压方向发展，这样使曲轴所承受的载荷增加，传送的弯矩及扭矩更大而且变化更加频繁，所以对曲轴材料的综合机械性能提出更高的要求。球墨铸铁是通过球化和孕育处理得到，现有孕育球化方法存在孕育强度不足，球墨分布不均匀，球化剂易分散，球化不良或球化过度，影响孕育球化效果，进而影响球墨铸铁的综合力学性能及稳定性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种球墨铸铁及其加工工艺，制得的球墨铸铁机械性能优异。
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
一种球墨铸铁曲轴，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.6-3.8％、Si 2.5-3.0％、Mn 0.4-0.6％、Mg 0.02-0.03％、Cu 0.4-0.5％、Re 0.02-0.035％、Zr 0.02-0.04％、Ti 0.03-0.05％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
优选地，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.7％、Si 2.6％、Mn 0.45％、Mg0.025％、Cu 0.4％、Re 0.03％、Zr 0.03％、Ti 0.035％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
球磨铸铁曲轴的加工工艺，包括以下步骤：
1)将废钢加入到中频感应炉中进行熔炼，钢液熔清后加入其余原料继续熔炼，得到原铁水；
2)在原铁水出炉前进行沉淀脱氧，向其中加入增碳剂，调整成分后进行扒渣处理，得到处理后铁水；
3)将硅钡孕育剂熔炼成液态，将其浇注到装有球块状的固相球化剂的模具中，固相球化剂外表层还包有一层薄铁片，浇注在冰浴下进行，得包覆有球化剂的孕育剂；
4)将包覆有球化剂的孕育剂放入球化包包底凹槽内，将球化包预热至550-580℃，将处理后的铁水浇注到球化包中进行孕育球化处理，得孕育球化后的铁液；
5)将孕育球化后的铁液浇注到砂型中，随流加入孕育剂进行二次孕育处理，得球磨铸铁铸件；
6)将球磨铸铁铸件去毛刺、打磨后进行常规热处理，即得成品。
优选地，所述步骤3)中孕育剂和球化剂的质量比为1-1.5：1。
优选地，所述步骤4)中包覆有球化剂的孕育剂的加入量为铁水质量的1.0-1.5％。
优选地，所述步骤5)中孕育剂的加入量为铁水质量的0.5-1.0％。
本发明有益效果：本发明通过将孕育剂包覆在球化剂表面，并且在球化剂表面包一层薄铁片，能够将球化剂和孕育剂很好的分散在铁水中，有效促进碳的石墨化，且球化反应平稳，球状石墨圆整度好，获得对基体强度影响最小的球状、细小、分散的球墨，提高球墨铸铁的综合性能，从而有效改善和提高球墨铸铁曲轴的综合机械性能，有效延长了曲轴的使用寿命。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
一种球墨铸铁曲轴，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.7％、Si 2.6％、Mn0.45％、Mg 0.025％、Cu 0.4％、Re 0.03％、Zr 0.03％、Ti 0.035％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
球磨铸铁曲轴的加工工艺，包括以下步骤：
1)将废钢加入到中频感应炉中进行熔炼，钢液熔清后加入其余原料继续熔炼，得到原铁水；
2)在原铁水出炉前进行沉淀脱氧，向其中加入增碳剂，调整成分后进行扒渣处理，得到处理后铁水；
3)将硅钡孕育剂熔炼成液态，将其浇注到装有球块状的固相球化剂的模具中，孕育剂和球化剂的质量比为1:1，球化剂外表层还包有一层薄铁片，浇注在冰浴下进行，得包覆有球化剂的孕育剂；
4)将铁水质量1.5％的包覆有球化剂的孕育剂放入球化包包底凹槽内，将球化包预热至580℃，将处理后的铁水浇注到球化包中进行孕育球化处理，得孕育球化后的铁液；
5)将孕育球化后的铁液浇注到砂型中，随流加入铁水质量0.8％的孕育剂进行二次孕育处理，得球磨铸铁铸件；
6)将球磨铸铁铸件去毛刺、打磨后进行常规热处理，即得成品。
实施例2：
一种球墨铸铁曲轴，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.65％、Si 2.8％、Mn0.5％、Mg 0.02％、Cu 0.45％、Re 0.02％、Zr 0.025％、Ti 0.04％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
球磨铸铁曲轴的加工工艺，包括以下步骤：
1)将废钢加入到中频感应炉中进行熔炼，钢液熔清后加入其余原料继续熔炼，得到原铁水；
2)在原铁水出炉前进行沉淀脱氧，向其中加入增碳剂，调整成分后进行扒渣处理，得到处理后铁水；
3)将硅钡孕育剂熔炼成液态，将其浇注到装有球块状的固相球化剂的模具中，孕育剂和球化剂的质量比为1.5：1，球化剂外表层还包有一层薄铁片，浇注在冰浴下进行，得包覆有球化剂的孕育剂；
4)将铁水质量1.5％的包覆有球化剂的孕育剂放入球化包包底凹槽内，将球化包预热至560℃，将处理后的铁水浇注到球化包中进行孕育球化处理，得孕育球化后的铁液；
5)将孕育球化后的铁液浇注到砂型中，随流加入铁水质量0.7％的孕育剂进行二次孕育处理，得球磨铸铁铸件；
6)将球磨铸铁铸件去毛刺、打磨后进行常规热处理，即得成品。
实施例3：
一种球墨铸铁曲轴，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.75％、Si 2.55％、Mn0.55％、Mg 0.03％、Cu 0.5％、Re 0.025％、Zr 0.035％、Ti 0.045％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
球磨铸铁曲轴的加工工艺，包括以下步骤：
1)将废钢加入到中频感应炉中进行熔炼，钢液熔清后加入其余原料继续熔炼，得到原铁水；
2)在原铁水出炉前进行沉淀脱氧，向其中加入增碳剂，调整成分后进行扒渣处理，得到处理后铁水；
3)将硅钡孕育剂熔炼成液态，将其浇注到装有球块状的固相球化剂的模具中，孕育剂和球化剂的质量比为1.2：1，球化剂外表层还包有一层薄铁片，浇注在冰浴下进行，得包覆有球化剂的孕育剂；
4)将铁水质量1.4％的包覆有球化剂的孕育剂放入球化包包底凹槽内，将球化包预热至570℃，将处理后的铁水浇注到球化包中进行孕育球化处理，得孕育球化后的铁液；
5)将孕育球化后的铁液浇注到砂型中，随流加入铁水质量1.0％的孕育剂进行二次孕育处理，得球磨铸铁铸件；
6)将球磨铸铁铸件去毛刺、打磨后进行常规热处理，即得成品。
实施例4：
一种球墨铸铁曲轴，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.6％、Si 3.0％、Mn0.4％、Mg 0.03％、Cu 0.4％、Re 0.035％、Zr 0.02％、Ti 0.05％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
优选地，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.7％、Si 2.6％、Mn 0.45％、Mg0.025％、Cu 0.4％、Re 0.03％、Zr 0.03％、Ti 0.035％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
球磨铸铁曲轴的加工工艺，包括以下步骤：
1)将废钢加入到中频感应炉中进行熔炼，钢液熔清后加入其余原料继续熔炼，得到原铁水；
2)在原铁水出炉前进行沉淀脱氧，向其中加入增碳剂，调整成分后进行扒渣处理，得到处理后铁水；
3)将硅钡孕育剂熔炼成液态，将其浇注到装有球块状的固相球化剂的模具中，孕育剂和球化剂的质量比为1：1，球化剂外表层还包有一层薄铁片，浇注在冰浴下进行，得包覆有球化剂的孕育剂；
4)将铁水质量1.0％的包覆有球化剂的孕育剂放入球化包包底凹槽内，将球化包预热至550℃，将处理后的铁水浇注到球化包中进行孕育球化处理，得孕育球化后的铁液；
5)将孕育球化后的铁液浇注到砂型中，随流加入铁水质量1.0％的孕育剂进行二次孕育处理，得球磨铸铁铸件；
6)将球磨铸铁铸件去毛刺、打磨后进行常规热处理，即得成品。
实施例5：
一种球墨铸铁曲轴，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.8％、Si 2.5％、Mn0.6％、Mg 0.02％、Cu 0.5％、Re 0.02％、Zr 0.04％、Ti 0.03％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
球磨铸铁曲轴的加工工艺，包括以下步骤：
1)将废钢加入到中频感应炉中进行熔炼，钢液熔清后加入其余原料继续熔炼，得到原铁水；
2)在原铁水出炉前进行沉淀脱氧，向其中加入增碳剂，调整成分后进行扒渣处理，得到处理后铁水；
3)将硅钡孕育剂熔炼成液态，将其浇注到装有球块状的固相球化剂的模具中，孕育剂和球化剂的质量比为1.1：1，球化剂外表层还包有一层薄铁片，浇注在冰浴下进行，得包覆有球化剂的孕育剂；
4)将铁水质量1.5％的包覆有球化剂的孕育剂放入球化包包底凹槽内，将球化包预热至580℃，将处理后的铁水浇注到球化包中进行孕育球化处理，得孕育球化后的铁液；
5)将孕育球化后的铁液浇注到砂型中，随流加入铁水质量0.5％的孕育剂进行二次孕育处理，得球磨铸铁铸件；
6)将球磨铸铁铸件去毛刺、打磨后进行常规热处理，即得成品。
对本发明实施例1制备的球墨铸铁进行性能检测，其抗拉强度达900MPa，延伸率为4.8％，硬度值为265HB，综合机械性能优异。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种球墨铸铁曲轴，其特征在于，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.6-3.8％、Si 2.5-3.0％、Mn 0.4-0.6％、Mg 0.02-0.03％、Cu 0.4-0.5％、Re 0.02-0.035％、Zr0.02-0.04％、Ti 0.03-0.05％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
2.如权利要求1所述的球墨铸铁曲轴，其特征在于，由以下质量百分比的元素成分组成：C 3.7％、Si 2.6％、Mn 0.45％、Mg 0.025％、Cu 0.4％、Re 0.03％、Zr 0.03％、Ti0.035％、P<0.045％、S<0.02％，余量为Fe。
3.如权利要求1或2所述的球磨铸铁曲轴的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
1)将废钢加入到中频感应炉中进行熔炼，钢液熔清后加入其余原料继续熔炼，得到原铁水；
2)在原铁水出炉前进行沉淀脱氧，向其中加入增碳剂，调整成分后进行扒渣处理，得到处理后铁水；
3)将硅钡孕育剂熔炼成液态，将其浇注到装有球块状的固相球化剂的模具中，固相球化剂外表层还包有一层薄铁片，浇注在冰浴下进行，得包覆有球化剂的孕育剂；
4)将包覆有球化剂的孕育剂放入球化包包底凹槽内，将球化包预热至550-580℃，将处理后的铁水浇注到球化包中进行孕育球化处理，得孕育球化后的铁液；
5)将孕育球化后的铁液浇注到砂型中，随流加入孕育剂进行二次孕育处理，得球磨铸铁铸件；
6)将球磨铸铁铸件去毛刺、打磨后进行常规热处理，即得成品。
4.如权利要求3所述的球磨铸铁曲轴的加工工艺，其特征在于，所述步骤3)中孕育剂和球化剂的质量比为1-1.5：1。
5.如权利要求3所述的球墨铸铁曲轴的加工工艺，其特征在于，所述步骤4)中包覆有球化剂的孕育剂的加入量为铁水质量的1.0-1.5％。
6.如权利要求3所述的球墨铸铁曲轴的加工工艺，其特征在于，所述步骤5)中孕育剂的加入量为铁水质量的0.5-1.0％。
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Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
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Denomination of invention: A Nodular Cast Iron Crankshaft and Its Processing Technology

Effective date of registration: 20230711

Granted publication date: 20170804

Pledgee: Huishang Bank Co.,Ltd. Hanshan sub branch

Pledgor: HANSHAN DONGSHAN DEYU DUCTILE CASTING FACTORY

Registration number: Y2023980047961

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