CN107868903A - 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用 - Google Patents

确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107868903A
CN107868903A CN201610846817.XA CN201610846817A CN107868903A CN 107868903 A CN107868903 A CN 107868903A CN 201610846817 A CN201610846817 A CN 201610846817A CN 107868903 A CN107868903 A CN 107868903A
Authority
CN
China
Prior art keywords
cast iron
ductile cast
iron casting
casting
content
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201610846817.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN107868903B (zh
Inventor
郝荣辉
杨鸿展
肖静杰
岳文甲
耿方杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Great Wall Motor Co Ltd
Original Assignee
Great Wall Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Great Wall Motor Co Ltd filed Critical Great Wall Motor Co Ltd
Priority to CN201610846817.XA priority Critical patent/CN107868903B/zh
Publication of CN107868903A publication Critical patent/CN107868903A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107868903B publication Critical patent/CN107868903B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/04—Cast-iron alloys containing spheroidal graphite
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/01—Selection of materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21D37/00—Tools as parts of machines covered by this subclass
    • B21D37/10—Die sets; Pillar guides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/06—Cast-iron alloys containing chromium
    • C22C37/08—Cast-iron alloys containing chromium with nickel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C37/00—Cast-iron alloys
    • C22C37/10—Cast-iron alloys containing aluminium or silicon

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Refinement Of Pig-Iron, Manufacture Of Cast Iron, And Steel Manufacture Other Than In Revolving Furnaces (AREA)

Abstract

本发明提出了确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法、球墨铸铁铸件中非铁元素的配方、球墨铸铁铸件和冲压模具。该球墨铸铁铸件中非铁元素含量的确定方法中，非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜和铬；其中，H＝V/S+10，H表示球墨铸铁铸件的模数，单位为mm，V表示球墨铸铁铸件的体积，S表示球墨铸铁铸件的表面积；并且，模数的范围为40＜H≤45。本发明所提出的方法，对于模数为40＜H≤45的球墨铸铁铸件，根据模数先确定出非铁元素的适宜添加量再制造，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该方法可以提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，并降低制造过程中产品的次品率。

Description

确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用
技术领域
本发明涉及铸铁合金技术领域，具体的，本发明涉及确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用。更具体的，本发明涉及确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法、球墨铸铁铸件中非铁元素的配方、球墨铸铁铸件和冲压模具。
背景技术
汽车覆盖件冲压模具，一般使用的材质为QT600-3A牌号以上球墨铸铁，要求球墨铸铁具有较高的强度和硬度，以免冲压过程中模具强度或硬度的不足，会导致的汽车覆盖件面品质量不良率的升高。目前，国标及其他文献资料没有具体的球墨铸铁的生产工艺或铁水成分的指导文本，往往工厂只通过生产经验来控制产品质量，如此很难保证吨位大于13吨的铸件的抗拉强度和硬度同时满足使用要求，并且产品质量极其不稳定。
由此，需要一种能够控制13吨以上球墨铸铁的冲压模具能够具有高质量的生产工艺。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
本发明是基于发明人的下列发现而完成的：
本发明人在研究过程中发现，工厂生产球墨铸铁铸件的过程是没有具体的质控工艺，主要依靠经验来指导生产，如此球墨铸铁铸件的珠光体含量是不稳定的。并且，13吨以上采用球墨铸铁的冲压模具，通常很难获得高含量的珠光体组织，并且硬度和抗拉强度很难同时满足标准的要求。
本发明的发明人经过深入研究发现，铸件组织中的珠光体的含量与合金的种类及含量，决定了球墨铸铁铸件的抗拉强度和硬度。发明人经过多次生产的验证，调整生产工艺，先通过计算铸件模数，再根据不同的模数添加不同的合金含量，从而保证了球墨铸铁铸件中珠光体的含量大于80％，并能够同时提高13吨以上铸件的抗拉强度和硬度。
有鉴于此，本发明的一个目的在于提出一种制备珠光体的含量大于80％、同时具有高抗拉强度和高硬度的、或者产品质量稳定性高的13吨以上球墨铸铁铸件的方法。
在本发明的第一方面，本发明提出一种确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法。根据本发明的实施例，所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜和铬，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量如下：
碳：(3.375+H/100-0.025)％～(3.375+H/100+0.025)％；
硅：(1.925+H/100-0.025)％～(1.925+H/100+0.025)％；
镁：(0.0155+H/1000-0.0015)％～(0.0155+H/1000+0.0015)％；
钼：(0.175+H/100-0.025)％～(0.175+H/100+0.025)％；
镍：(0.08+2×H/100-0.02)％～(0.08+2×H/100+0.02)％；
铜：(0.335+1.4×H/100-0.035)％～(0.335+1.4×H/100+0.035)％；以及
铬：(-0.05+H/100-0.05)％～(-0.05+H/100+0.05)％；
其中，H＝V/S+10，H表示所述球墨铸铁铸件的模数，V表示所述球墨铸铁铸件的体积，S表示所述球墨铸铁铸件的表面积；并且所述模数的范围为40＜H≤45。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素含量的确定方法，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该方法可以提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，有效地缩短球墨铸铁铸件新试件工艺研究的周期，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明上述实施例的方法，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述非铁元素进一步包括锰，且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰含量为0.4～0.6％。
根据本发明的实施例，所述非铁元素进一步包括磷和硫中的至少一种，且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述磷和硫的含量为：磷：0～0.04％；以及硫：0～0.02％。
根据本发明的实施例，所述球墨铸铁铸件的吨位大于13吨。
在本发明的第二方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方。
根据本发明的实施例，所述球墨铸铁铸件的模数为45，并且所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量为：碳为3.83％，硅为2.37％，镁为0.061％，钼为0.63％，镍为0.98％，铜为0.97％，铬为0.4％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该配方能够提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明上述实施例的配方，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰的含量为0.5％。
在本发明的第三方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方。
根据本发明的实施例，所述球墨铸铁铸件的模数为41，并且所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量为：碳为3.78％，硅为2.33％，镁为0.056％，钼为0.58％，镍为0.9％，铜为0.91％，铬为0.36％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该配方能够提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明上述实施例的配方，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰的含量为0.45％。
在本发明的第四方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方。
根据本发明的实施例，所述球墨铸铁铸件的模数为43，并且所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量为：碳3.81％，硅为2.36％，镁为0.058％，钼为0.61％，镍为0.94％，铜为0.94％，铬为0.38％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该配方能够提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明上述实施例的配方，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰的含量为0.42％。
在本发明的第五方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件。根据本发明的实施例，所述球墨铸铁铸件是通过上述方法制备的。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件，根据球墨铸铁铸件的模数确定出铸件中非铁元素的适宜添加量，能够获得珠光体含量达到80％以上的球墨铸铁铸件，同时提高13吨以上铸件的抗拉强度及硬度。本领域技术人员能够理解的是，前面针对制备球墨铸铁铸件的方法所描述的特征和优点，仍适用于该球墨铸铁铸件，在此不再赘述。
在本发明的第六方面，本发明提出一种冲压模具。根据本发明的实施例，所述冲压模具是由上述球墨铸铁铸件形成的。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的冲压模具，同时兼具高抗拉强度和高硬度的优点，保证进行冲压的过程中不会因模具的强度或硬度的不足而容易造成冲压产品面品不良，从而提高冲压出的产品的成品率。本领域技术人员能够理解的是，前面针对制备球墨铸铁铸件的方法、球墨铸铁铸件所描述的特征和优点，仍适用于该冲压模具，在此不再赘述。
另外，根据本发明上述实施例的冲压模具，还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的实施例，所述冲压模具为汽车覆盖件冲压模具。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，本技术领域人员会理解，下面实施例旨在用于解释本发明，而不应视为对本发明的限制。除非特别说明，在下面实施例中没有明确描述具体技术或条件的，本领域技术人员可以按照本领域内的常用的技术或条件或按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可通过市购到的常规产品。
在本发明的一个方面，本发明提出一种一种确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法。
根据本发明的实施例，非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜和铬，并且基于球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，非铁元素的含量如下：
碳：(3.375+H/100-0.025)％～(3.375+H/100+0.025)％；
硅：(1.925+H/100-0.025)％～(1.925+H/100+0.025)％；
镁：(0.0155+H/1000-0.0015)％～(0.0155+H/1000+0.0015)％；
钼：(0.175+H/100-0.025)％～(0.175+H/100+0.025)％；
镍：(0.08+2×H/100-0.02)％～(0.08+2×H/100+0.02)％；
铜：(0.335+1.4×H/100-0.035)％～(0.335+1.4×H/100+0.035)％；以及
铬：(-0.05+H/100-0.05)％～(-0.05+H/100+0.05)％；
其中，H＝V/S+10，H表示球墨铸铁铸件的模数，V表示球墨铸铁铸件的体积，S表示球墨铸铁铸件的表面积；并且模数的范围为40＜H≤45。需要说明的是，本文中所有的用“～”表示的非铁元素含量范围值，均包括范围的两个端点值。
本发明的发明人经过长期的研究发现，在合金的种类及含量确定的条件下，铸件模数(模数H＝体积V/表面积S+10，单位为mm)越大，铸件浇注完成后散热越慢，冷却速度则越慢，不利于珠光体组织转变形成，会降低铸件的抗拉强度和硬度；反之，铸件的抗拉强度和硬度会得到提高。因此，对于不同模数的球墨铸铁铸件，发明人先根据球墨铸铁铸件的模数确定出铸件中非铁元素的适宜添加量，再进行制造，能够获得珠光体含量达到80％以上的球墨铸铁铸件，同时还能提高13吨以上铸件的抗拉强度及硬度。
需要说明的是，球墨铸铁铸件的模数H，是反映铸件浇注过程中冷却速度的一个参数，也是影响球墨铸铁铸件的抗拉强度和硬度的一个重要参数。并且，模数H＝体积V/表面积S。但是，铸件的体积V和表面积S的具体获得方式，不受特殊的限制，可以是本领域任何已知的计算方法或者软件功能，例如，可通过UG等三维模具计算软件，得到球墨铸铁铸件(包括加强筋等其它部件)的数学模型的体积V与表面积S，再进一步计算出模数H的具体值，等等，本技术领域人员可根据实际的需要灵活地进行选择，在此不再赘述。
本发明的发明人经过长期的研究还发现，球墨铸铁铸件中各个主要的非铁元素具有不同的作用和影响。其中，碳元素在一定的范围内促进石墨化，使球径变小，冷却过程石墨析出，减少缩孔、缩松缺陷发生，但碳元素超出一定范围，降低铸件抗拉强度及硬度；硅元素促进石墨化元素，使共晶温度升高，但硅元素超出一定范围使塑形指标降低；镁元素是石墨球化元素，保证球化率，但镁元素超出一定范围增加铁水碳化物，增加脆性；钼元素，可以使共晶团细化，在淬火时能增加球墨铸铁铸件的淬透性，还会对铸铁基体起到固溶强化的作用，并能提高铸件的强度和硬度；镍元素的添加，会降低铸件的白口倾向，减少铸铁基体的端面敏感性，还能使铁水的奥氏体转变温度降低、细化珠光体和增加珠光体的数量，以及提高铸件的强度和硬度；铜元素的作用是，在铁水的共晶转变时促进石墨化并减少或消除游离渗碳体的形成，以及在淬火时增加铸件的淬透性，和铁水共析转变时促进珠光体的形成，也会对铸铁基体起到固溶强化的作用，并能提高铸件的强度和硬度；而铬元素，能促进碳化物和珠光体的形成，淬火时会增加铸件的淬透性，还对铸铁基体起到固溶强化的作用，并能提高铸件的强度和硬度。
由此，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素含量的确定方法，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该方法可以提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，有效地缩短球墨铸铁铸件新试件工艺研究的周期，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明的实施例，非铁元素进一步包括锰，且基于球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，锰的含量为0.4～0.6％。本发明的发明人经过长期的研究发现，锰元素属于偏析元素，在铁水凝固过程会富集于晶界，促进碳化物生产，从而降低铸件的抗拉强度，同时有促进珠光体形成的作用，因此需将锰元素控制在0.4～0.6％。
由此，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件，通过对锰元素含量的具体调控，进一步保证13吨以上的球墨铸铁铸件的珠光体含量能够达到80％以上，与未经合金元素调控的球墨铸铁铸件相比，进一步具有更高的抗拉强度和硬度，并且产品质量的稳定性也更进一步提高。
另外，根据本发明的实施例，非铁元素进一步包括、磷和硫中的至少一种，且基于球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述磷和硫的含量为：磷：0～0.04％；以及硫：0～0.02％。本发明的发明人经过长期的研究发现，磷、硫元素在铁水中属于危害元素，会增加铸件的裂纹倾向，消耗锰、镁等元素从而降低铸件的抗拉强度及硬度，所以，磷、硫元素控制的越低越好。
由此，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件，通过对磷元素和硫元素含量的具体调控，进一步保证13吨以上的球墨铸铁铸件的珠光体含量能够达到80％以上，与未经合金元素调控的球墨铸铁铸件相比，进一步具有更高的抗拉强度和硬度，并且产品质量的稳定性也更进一步提高。
另外，根据本发明的实施例，球墨铸铁铸件的吨位大于13吨。本发明的发明人发现，根据球墨铸铁铸件的模数H进行调整非铁元素的适宜添加量，能够铸造出珠光体含量达到80％以上、且抗拉强度和硬度都获得提高的13吨以上的球墨铸铁铸件。
综上所述，根据本发明的实施例，该球墨铸铁铸件中非铁元素含量的确定方法，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该方法可以提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，有效地缩短球墨铸铁铸件新试件工艺研究的周期，并降低制造过程中产品的次品率。
在本发明的另一个方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方。
根据本发明的实施例，该球墨铸铁铸件的模数为45，并且非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于该球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，非铁元素的含量为：碳为3.83％，硅为2.37％，镁为0.061％，钼为0.63％，镍为0.98％，铜为0.97％，铬为0.4％，，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该配方能够提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明的实施例，基于球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，锰的含量为0.5％。由此，采用本发明实施例的配方，通过对锰元素含量的具体调控，能够进一步保证13吨以上的球墨铸铁铸件的珠光体含量能够达到80％以上，与未经合金元素调控的球墨铸铁铸件相比，进一步具有更高的抗拉强度和硬度，并且产品质量的稳定性也更进一步提高。
在本发明的另一个方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方。
根据本发明的实施例，该球墨铸铁铸件的模数为41，并且非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于该球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，非铁元素的含量为：碳为3.78％，硅为2.33％，镁为0.056％，钼为0.58％，镍为0.9％，铜为0.91％，铬为0.36％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该配方能够提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明的实施例，基于球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，锰的含量为0.45％。由此，采用本发明实施例的配方，通过对锰元素含量的具体调控，能够进一步保证13吨以上的球墨铸铁铸件的珠光体含量能够达到80％以上，与未经合金元素调控的球墨铸铁铸件相比，进一步具有更高的抗拉强度和硬度，并且产品质量的稳定性也更进一步提高。
在本发明的另一个方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方。
根据本发明的实施例，该球墨铸铁铸件的模数为43，并且非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于该球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，非铁元素的含量为：碳3.81％，硅为2.36％，镁为0.058％，钼为0.61％，镍为0.94％，铜为0.94％，铬为0.38％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
发明人意外地发现，采用本发明实施例的球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，能够获得珠光体含量达到80％以上的、兼备高抗拉强度与高硬度的球墨铸铁铸件，且该配方能够提高13吨以上球墨铸铁铸件产品质量的稳定性，并降低制造过程中产品的次品率。
另外，根据本发明的实施例，基于球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，锰为0.47％。由此，采用本发明实施例的配方，通过对锰元素含量的具体调控，能够进一步保证13吨以上的球墨铸铁铸件的珠光体含量能够达到80％以上，与未经合金元素调控的球墨铸铁铸件相比，进一步具有更高的抗拉强度和硬度，并且产品质量的稳定性也更进一步提高。
在本发明的另一个方面，本发明提出一种球墨铸铁铸件。根据本发明的实施例，该球墨铸铁铸件是通过上述方法制备的。本发明的发明人经过长期的研究发现，对于不同模数的球墨铸铁铸件，先根据球墨铸铁铸件的模数确定出铸件中非铁元素的适宜添加量，再进行制造，能够获得高性能的球墨铸铁铸件。
由此，根据本发明的实施例，基于球墨铸铁铸件的模数H，对非铁合金的种类和含量进行调控，可以保证13吨以上球墨铸铁铸件的珠光体含量能够达到80％以上，与未经合金元素调控的球墨铸铁铸件相比，具有更高的抗拉强度和硬度，并且产品质量的稳定性也有所提高。
另外，根据本发明的实施例，球墨铸铁铸件的珠光体含量为80％以上。本发明的发明人发现，铸件组织中的珠光体的高含量，决定了球墨铸铁铸件的高抗拉强度和高硬度。由此，球墨铸铁铸件的珠光体含量达到80％以上，能够提高13吨以上球墨铸铁铸件的抗拉强度和硬度。
在本发明的另一个方面，本发明提出一种冲压模具。根据本发明的实施例，该冲压模具是由上述球墨铸铁铸件形成的。
需要说明的是，上述冲压模具的具体结构不受特别的限制，可以具有本领域任何已知冲压模具的结构，本领域人员可根据实际需要进行选择，在此不再赘述。具体的，以车门冲压模具为例，其结构可以为侧围、机盖、顶盖、翼子板、机盖等形状，具有加强筋、吊耳等部件。
另外，根据本发明的实施例，该压模具为汽车覆盖件冲压模具。由此，该汽车覆盖件的冲压模具能够冲压制造出高强度和高硬度的汽车覆盖件，并且能够精准、高效地生产出面品优良率高的汽车覆盖件，从而提高汽车覆盖件的生产效率和成品率。
综上所述，根据本发明的实施例，该冲压模具兼具高抗拉强度和高硬度的优点，保证进行冲压的过程中不会因模具的强度或硬度的不足而容易造成冲压产品面品不良，能够提高冲压出的产品的成品率。本领域技术人员能够理解的是，前面针对球墨铸铁铸件及其制备方法所描述的特征和优点，仍适用于该冲压模具，在此不再赘述。
下面参考具体实施例，对本发明进行描述，需要说明的是，这些实施例仅仅是描述性的，而不以任何方式限制本发明。
除非明确说明，在下列实施例中采用下述浇注工艺：
浇注系统采用开放式模式，内浇口规格为φ50mm，内浇口数量为2～3.0个/吨；实型表面涂覆石墨基耐火材料，涂覆厚度1.0～2.0mm；采用树脂砂造型，各个位置型砂夯实，防止包砂及夹渣类缺陷产生，造型过程型面位置放置冷铁，加快铁水的冷却；铁水孕育执行2次，分别为包内孕育和随流孕育，增加石墨球铁数量及细化基体组织；球化剂采用重稀土球化剂，添加量为需铁水的1.1％；浇注温度执行标准要求，吨位位于15～25吨，浇注温度1385～1425℃；浇注时间通过浇注速度控制，吨位位于15～25吨，浇注速度150～200kg/S
实施例1
在该实施例中，先确定球墨铸铁铸件的模数，然后调整非铁元素的含量，再按照上述浇注工艺，浇注出铸件并对铸件的性能进行检测。具体的在该实施例中，球墨铸铁铸件的吨位为20.08吨，铸件为汽车前门的冲压模具，具体的结构为外板门。
该球墨铸铁铸件的模数H为45，则铁水配方中各个非铁元素的含量范围分别为：
碳：(3.375+H/100-0.025)％～(3.375+H/100+0.025)％；
硅：(1.925+H/100-0.025)％～(1.925+H/100+0.025)％；
镁：(0.0155+H/1000-0.0015)％～(0.0155+H/1000+0.0015)％；
钼：(0.175+H/100-0.025)％～(0.175+H/100+0.025)％；
镍：(0.08+2×H/100-0.02)％～(0.08+2×H/100+0.02)％；
铜：(0.335+1.4×H/100-0.035)％～(0.335+1.4×H/100+0.035)％；以及
铬：(-0.05+H/100-0.05)％～(-0.05+H/100+0.05)％；
具体的，采用下列的铁水配方进行浇注：
具体的浇注工艺，内浇口数量为2.1个/吨，涂覆厚度1.25mm，吨位为20.08吨，浇注温度控制在1402℃，浇注速度170kg/S。
该实施例的球墨铸铁铸件的金相组织及力学性能均符合企业标准，具体如下所示。
实施例2
在该实施例中，先确定球墨铸铁铸件的模数，然后调整非铁元素的含量，再按照上述浇注工艺，浇注出铸件并对铸件的性能进行检测。区别在于，该实施例中，球墨铸铁铸件的吨位为21.03吨，汽车机盖的冲压模具，具体的结构为机盖。
该球墨铸铁铸件的模数H为41，则铁水配方中各个非铁元素的含量范围分别为：
碳：(3.375+H/100-0.025)％～(3.375+H/100+0.025)％；
硅：(1.925+H/100-0.025)％～(1.925+H/100+0.025)％；
镁：(0.0155+H/1000-0.0015)％～(0.0155+H/1000+0.0015)％；
钼：(0.175+H/100-0.025)％～(0.175+H/100+0.025)％；
镍：(0.08+2×H/100-0.02)％～(0.08+2×H/100+0.02)％；
铜：(0.335+1.4×H/100-0.035)％～(0.335+1.4×H/100+0.035)％；以及
铬：(-0.05+H/100-0.05)％～(-0.05+H/100+0.05)％；
具体的，采用下列的铁水配方进行浇注：
具体的浇注工艺，内浇口数量为2.5个/吨，涂覆厚度1.3mm，吨位为21.03吨，浇注温度控制在1410℃，浇注速度150kg/S。
该实施例的球墨铸铁铸件的金相组织及力学性能均符合企业标准，具体如下所示。
实施例3
在该实施例中，先确定球墨铸铁铸件的模数，然后调整非铁元素的含量，再按照上述浇注工艺，浇注出铸件并对铸件的性能进行检测。区别在于，该实施例中，球墨铸铁铸件的吨位为23.1吨，具体的结构为侧围。
该球墨铸铁铸件的模数H为43，则铁水配方中各个非铁元素的含量范围分别为：
碳：(3.375+H/100-0.025)％～(3.375+H/100+0.025)％；
硅：(1.925+H/100-0.025)％～(1.925+H/100+0.025)％；
镁：(0.0155+H/1000-0.0015)％～(0.0155+H/1000+0.0015)％；
钼：(0.175+H/100-0.025)％～(0.175+H/100+0.025)％；
镍：(0.08+2×H/100-0.02)％～(0.08+2×H/100+0.02)％；
铜：(0.335+1.4×H/100-0.035)％～(0.335+1.4×H/100+0.035)％；以及
铬：(-0.05+H/100-0.05)％～(-0.05+H/100+0.05)％；
具体的，采用下列的铁水配方进行浇注：
具体的浇注工艺，内浇口数量为2.0个/吨，涂覆厚度1.5mm，吨位为23.1吨，浇注温度控制在1385℃，浇注速度200kg/S。
该实施例的球墨铸铁铸件的金相组织及力学性能均符合企业标准，具体如下所示。
对比例1
在该对比例中，按照传统工艺根据经验而未经模数计算，来添加各个非铁元素的含量，再按照上述浇注工艺，浇注出铸件并对铸件的性能进行检测。在该对比例中，球墨铸铁铸件的吨位为18.8吨，铸件为汽车前机盖的冲压模具，具体的结构为机盖。而铁水的配方如下：
并且，在该对比例中，具体的浇注工艺，内浇口数量为2.1个/吨，涂覆厚度1.25mm，吨位为18.8吨，浇注温度控制在1402℃，浇注速度180kg/s。
该实施例的球墨铸铁铸件的金相组织及力学性不完全符合企业标准，具体如下所示。
总结
综合实施例1～3和对比例1可得出，本发明所提出的球墨铸铁铸件，根据球墨铸铁铸件的模数确定出铸件中非铁元素的适宜添加量，能够获得珠光体含量达到80％以上的球墨铸铁铸件，同时提高13吨以上铸件的抗拉强度及硬度，符合较高的力学性能与金相组织的企业标准。
通过对比例1可看出，通过传统工艺浇注出的球墨铸铁铸件不符合企标中的抗拉强度和珠光体含量的要求，由此可看出，只根据经验来浇注13吨以上的球墨铸铁铸件的质量稳定性是没有保证的。同时，也说明对于不同模数的球墨铸铁铸件，非铁元素的适宜添加量是重要的影响因素。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (14)

1.一种确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法，其特征在于，所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜和铬，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量如下：
碳：(3.375+H/100-0.025)％～(3.375+H/100+0.025)％；
硅：(1.925+H/100-0.025)％～(1.925+H/100+0.025)％；
镁：(0.0155+H/1000-0.0015)％～(0.0155+H/1000+0.0015)％；
钼：(0.175+H/100-0.025)％～(0.175+H/100+0.025)％；
镍：(0.08+2×H/100-0.02)％～(0.08+2×H/100+0.02)％；
铜：(0.335+1.4×H/100-0.035)％～(0.335+1.4×H/100+0.035)％；以及
铬：(-0.05+H/100-0.05)％～(-0.05+H/100+0.05)％；
其中，H＝V/S+10，H表示所述球墨铸铁铸件的模数，V表示所述球墨铸铁铸件的体积，S表示所述球墨铸铁铸件的表面积；并且
所述模数的范围为40＜H≤45。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非铁元素进一步包括锰，且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰含量为0.04～0.06％。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非铁元素进一步包括磷和硫中的至少一种，且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述磷和硫的含量为：
磷：0～0.04％；以及
硫：0～0.02％。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述球墨铸铁铸件的吨位大于13吨。
5.一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，其特征在于，所述球墨铸铁铸件的模数为45，并且所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量为：碳为3.83％，硅为2.37％，镁为0.061％，钼为0.63％，镍为0.98％，铜为0.97％，铬为0.4％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
6.根据权利要求5所述的配方，其特征在于，基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰的含量为0.5％。
7.一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，其特征在于，所述球墨铸铁铸件的模数为41，并且所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量为：碳为3.78％，硅为2.33％，镁为0.056％，钼为0.58％，镍为0.9％，铜为0.91％，铬为0.36％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
8.根据权利要求7所述的配方，其特征在于，基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰的含量为0.45％。
9.一种球墨铸铁铸件中非铁元素的配方，其特征在于，所述球墨铸铁铸件的模数为43，并且所述非铁元素包括碳、硅、镁、钼、镍、铜、铬、锰、磷和硫，并且基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述非铁元素的含量为：碳为3.81％，硅为2.36％，镁为0.058％，钼为0.61％，镍为0.94％，铜为0.94％，铬为0.38％，锰为0.4～0.6％，磷为0～0.04％，以及硫为0～0.02％。
10.根据权利要求9所述的配方，其特征在于，基于所述球墨铸铁铸件的总重量，以重量％计，所述锰的含量为0.42％。
11.一种球墨铸铁铸件，所述球墨铸铁铸件是通过权利要求1～4任一项所述的方法制备的。
12.根据权利要求11所述的球墨铸铁铸件，其特征在于，所述球墨铸铁铸件的珠光体含量为80％以上。
13.一种冲压模具，其特征在于，所述冲压模具是由权利要求12所述的球墨铸铁铸件形成的。
14.根据权利要求13所述的冲压模具，其特征在于，所述冲压模具为汽车覆盖件冲压模具。
CN201610846817.XA 2016-09-23 2016-09-23 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用 Active CN107868903B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610846817.XA CN107868903B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610846817.XA CN107868903B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107868903A true CN107868903A (zh) 2018-04-03
CN107868903B CN107868903B (zh) 2019-07-26

Family

ID=61751650

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610846817.XA Active CN107868903B (zh) 2016-09-23 2016-09-23 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107868903B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109402495A (zh) * 2018-11-28 2019-03-01 精诚工科汽车系统有限公司 具有均匀壁厚的球墨铸铁铸件中合金元素添加量的确定方法与球墨铸铁铸件及其铸造和模具

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1126248A (zh) * 1994-10-25 1996-07-10 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 内燃机的气缸衬套
CN103602883A (zh) * 2013-12-06 2014-02-26 上海大众汽车有限公司 球墨铸铁铸件

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1126248A (zh) * 1994-10-25 1996-07-10 曼·B及W柴油机公开股份有限公司 内燃机的气缸衬套
CN103602883A (zh) * 2013-12-06 2014-02-26 上海大众汽车有限公司 球墨铸铁铸件

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109402495A (zh) * 2018-11-28 2019-03-01 精诚工科汽车系统有限公司 具有均匀壁厚的球墨铸铁铸件中合金元素添加量的确定方法与球墨铸铁铸件及其铸造和模具

Also Published As

Publication number Publication date
CN107868903B (zh) 2019-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103436773B (zh) 一种耐磨高铬铸铁制备方法
CN103290300B (zh) 厚大断面铁素体球墨铸铁的铸造方法
CN104404360B (zh) 一种大直径灰铸铁型材材料及其制备方法
CN105483505A (zh) 一种高强灰铸铁铸缸体的制备方法
CN103131942B (zh) 内燃机汽缸体、汽缸盖的高蠕化率蠕墨铸铁及制法
CN104004960B (zh) 一种低铬钒钛铸铁磨球及其制备方法
CN105154760B (zh) 一种货车轮毂用球墨铸铁材料及其制备方法
CN106048401A (zh) 一种汽油机缸体的熔炼及浇注工艺
CN103691887B (zh) 一种铸态使用的高锰钢衬板的铸造工艺
CN106424572A (zh) 一种低温铁素体球墨铸铁附铸试块制备方法
Dix et al. Static mechanical properties of ferritic and pearlitic lightweight ductile iron castings
CN103924149A (zh) 一种压缩机球墨铸铁曲轴及其制造方法
CN107868903B (zh) 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用
CN106756453B (zh) 一种厚大断面灰铸铁气缸套组织控制方法
CN101463446B (zh) 低合金白口铸铁
CN105039837B (zh) 一种微合金化高抗氧化性灰铸铁及其制备方法
Álvarez et al. Analysis of the influence of chemical composition on the mechanical and metallurgical properties of engine cylinder blocks in grey cast iron
Labrecque et al. Optimizing the mechanical properties of thin-wall ductile iron castings
CN107868901B (zh) 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用
CN107868902B (zh) 确定球墨铸铁铸件中非铁元素含量的方法及其应用
Górny et al. Thin-wall ductile iron castings
CN109402495A (zh) 具有均匀壁厚的球墨铸铁铸件中合金元素添加量的确定方法与球墨铸铁铸件及其铸造和模具
Bhat et al. Impact of section thickness on cooling curve morphology, structure and properties of spheroidal graphite cast iron
Ochulor et al. Strength characteristics of inoculated and nodularised thin wall ductile iron castings
CN107245642B (zh) 一种平衡悬挂铸件用球墨铸铁新材质以及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant