CN110029280B - 一种推力杆支架铸钢件及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种推力杆支架铸钢件及其生产方法，钢构件包括如下重量百分比的组分：C：0.2～0.45％；Si：≤1.0％；Mn：≤1.0％；P：≤0.2％；S：≤0.2％；Nb：0.1～0.3％；余量为Fe和不可避免的杂质。本发明中配方含量的铌与其他组分的合理搭配，使得最终铸钢件的屈服强度和抗拉强度达到理想状态。
Description
技术领域
本发明属于铸造技术领域，具体涉及一种推力杆支架铸钢件及其生产方法。
背景技术
推力杆支架是汽车传动系统的重要部件，在传动系统工作时起到部件定位和限制位移的作用，对保证汽车安全行驶有着至关重要的意义。因此，提高推力杆支架的机械性能，保证其使用的安全性，具有重大的经济效益和社会效益。
推力杆支架在工作时承受的外来载荷非常复杂，既有推力、压力和弯曲力，同时又承受冲击负荷，因此对其机械性能提出了较高的要求。目前，推力杆支架通常采用中碳钢材料，用铸造方法生产，经退火处理后交付使用，在一般情况下能满足使用需求。但是对于重型卡车，由于卡车自重和载重量大，行驶道路条件较差，推力杆支架所承受的外来载荷更大，市场上现有的推力杆支架往往在使用一段时间后就会出现变形、开裂等情况，使用寿命不高且存在安全隐患。因而有必要开发机械性能更好的高强韧性重卡用推力杆支架，以提高产品的使用寿命和安全性。
发明内容
本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种推力杆支架铸钢件及其生产方法，目的是保证推力杆支架铸钢件的良好机械性能。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种推力杆支架铸钢件，包括如下重量百分比的组分：
C：0.2～0.45％；Si：≤1.0％；Mn：≤1.0％；P：≤0.2％；S：≤0.2％；Nb：0.1～0.3％；余量为Fe和不可避免的杂质。
优选的，所述推力杆支架铸钢件，包括如下重量百分比的组分：
C：0.2～0.45％；Si：0.2～0.5％；Mn：0.5～0.8％；P：≤0.04％；S：≤0.04％；Nb：0.1～0.3％；余量为Fe和不可避免的杂质。
所述推力杆支架铸钢件的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、钢水冶炼：在中频感应电炉中按化学成分重量配比熔炼出合格的钢水，其化学成分按重量百分比含有C：0.2～0.4％；Si：≤1.0％；Mn：≤1.0％；P：≤0.2％；S：≤0.2％；Nb：0.1～0.3％；余量为Fe；
步骤二、浇铸成型：采用消失模铸造工艺铸造成型；
步骤三、热处理：铸件凝固后开箱清理，合格的铸件进行热处理，铸件先加热到870-890℃，保温2.5-3.5h，之后以90-100℃/h速率降温至400-430℃，保温2-3h，然后将铸件取出空冷，铸件冷至室温后以100-120℃/h速率加热到550-580℃，保温2.5-3.5h，取出空冷至室温。
所述生产方法还包括对从消失模造型工艺砂中取出的铸件进行除毛刺、粘沙、抛丸处理。
所述生产方法还包括对热处理后的铸件进行抛丸处理的步骤。
所述步骤三中的热处理中在一次空冷之前将铸件放入0-3℃冰盐水中降温至30-50℃，取出以120-130℃/h速率升温至300-350℃，保温3-4h。
在冰盐水中降温至40℃，取出以130℃/h速率升温至330℃，保温3.5h。
所述步骤三中的铸件是在箱式电阻炉中加热。
本发明的有益效果：
1、元素铌在铁水中和氧的亲和力相当小，仅次于铁(铸件中存在氧化物是不利的)。同时，铌在铸件中能起到细化晶粒和强化沉淀作用，从而提高铸件的屈服强度和抗拉强度，本发明中配方含量的铌与其他组分的合理搭配，使得最终铸钢件的屈服强度和抗拉强度达到理想状态。
2、采用消失模铸造工艺避免夹杂，保障铸件整体性能。铆焊时容易造成接头的力学性能下降，同时，焊接过程中氧化物的数量增加，使焊缝处的强度、塑性、韧性下降。
3、避免裂纹和层状撕裂。消失模铸造工艺铁水在熔化的过程中与空气接触消耗其中的S元素形成FeSO4，避免FeS的形成，从而减少了铸件热裂纹和层状撕裂的几率。
4、避免气孔的出现。采用铆焊工艺时，无法避免焊缝中气孔的出现，从而影响工件的性能。
5、热处理过程中通过升温、降温、再采用冰盐水快速降温，然后升温、降温、再升温、再降温，使得钢构件最终的机械性能更好。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是元素铌在本发明的配方中的不同添加量对应的屈服强度曲线图；
图2是元素铌在本发明的配方中的不同添加量对应的抗拉强度曲线图。
具体实施方式
下面通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
实施例1
一种推力杆支架铸钢件，包括如下重量百分比的组分：
C：0.2％；Si：0.8％；Mn：0.5％；P：0.2％；S：0.04％；Nb：0.1％；余量为Fe和不可避免的杂质。
该推力杆支架铸钢件的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、钢水冶炼：在中频感应电炉中按化学成分重量配比熔炼出合格的钢水，其化学成分按重量百分比含有C：0.2％；Si：0.8％；Mn：0.5％；P：0.2％；S：0.04％；Nb：0.1％；余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤二、浇铸成型：采用消失模铸造工艺铸造成型；
步骤三、热处理：铸件凝固后开箱清理，合格的铸件进行热处理，铸件在箱式电阻炉中加热到880℃，保温3小时，将铸件取出空冷，铸件冷至室温后装入箱式电阻炉中加热到560℃，保温3小时取出空冷至室温。
实施例2
一种推力杆支架铸钢件，包括如下重量百分比的组分：
C：0.35％；Si：0.35％；Mn：0.6％；P：0.04％；S：0.04％；Nb：0.2％；余量为Fe和不可避免的杂质。
该推力杆支架铸钢件的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、钢水冶炼：在中频感应电炉中按化学成分重量配比熔炼出合格的钢水，其化学成分按重量百分比含有C：0.35％；Si：0.35％；Mn：0.6％；P：0.04％；S：0.04％；Nb：0.2％；余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤二、浇铸成型：采用消失模铸造工艺铸造成型；从消失模造型工艺砂中取出的铸件进行除毛刺、粘沙、抛丸处理。
步骤三、热处理：铸件凝固后开箱清理，合格的铸件进行热处理，铸件在箱式电阻炉中加热到880℃，保温3小时，将铸件放入2℃冰盐水中降温至40℃，取出以130℃/h速率升温至330℃，保温3.5小时，将铸件取出空冷，铸件冷至室温后装入箱式电阻炉中加热到560℃，保温3小时取出空冷至室温，铸件再进行抛丸处理。
实施例3
一种推力杆支架铸钢件，包括如下重量百分比的组分：
C：0.42％；Si：0.45％；Mn：0.8％；P：0.04％；S：0.04％；Nb：0.2％；余量为Fe和不可避免的杂质。
该推力杆支架铸钢件的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、钢水冶炼：在中频感应电炉中按化学成分重量配比熔炼出合格的钢水，其化学成分按重量百分比含有C：0.42％；Si：0.45％；Mn：0.8％；P：0.04％；S：0.04％；Nb：0.2％；余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤二、浇铸成型：采用消失模铸造工艺铸造成型；从消失模造型工艺砂中取出的铸件进行除毛刺、粘沙、抛丸处理。
步骤三、热处理：铸件凝固后开箱清理，合格的铸件进行热处理，铸件在箱式电阻炉中加热到880℃，保温3小时，将铸件放入2℃冰盐水中降温至40℃，取出以130℃/h速率升温至330℃，保温3.5小时，将铸件取出空冷，铸件冷至室温后装入箱式电阻炉中加热到560℃，保温3小时取出空冷至室温，铸件再进行抛丸处理。
对比例
一种推力杆支架铸钢件，包括如下重量百分比的组分：
C：0.3-0.45％；Si：≤1.0％；Mn：≤1.0％；P：0.03％；S：0.03％、Nb：0.04-0.08％；余量为Fe和不可避免的杂质。
该推力杆支架铸钢件的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、钢水冶炼：在中频感应电炉中按化学成分重量配比熔炼出合格的钢水，其化学成分按重量百分比含有C：0.3-0.45％；Si：≤1.0％；Mn：≤1.0％；P：0.03％；S：0.03％、Nb：0.04-0.08％；余量为Fe和不可避免的杂质。
步骤二、浇铸成型：采用消失模铸造工艺铸造成型；
步骤三、热处理：铸件凝固后开箱清理，合格的铸件进行热处理，铸件在箱式电阻炉中加热到880℃，保温3小时，将铸件取出空冷，铸件冷至室温后装入箱式电阻炉中加热到560℃，保温3小时取出空冷至室温。
通过性能测试对比，对比例的抗拉强度在400MPa至500MPa之间，屈服强度在200MPa至300MPa之间，实施例1-3的抗拉强度在560MPa至600MPa之间，屈服强度在330MPa至410MPa之间，由此可见，对比例的抗拉强度及屈服强度均不如实施例1-3的抗拉强度及屈服强度，为实施例1-3中，实施例2的机械性能相对更好，实施例3次之，实施例1相对要差一些。实施例1-3的布氏硬度：∈[150，180]HBW；伸长率(δ)≥16％；疲劳强度(δw)≥650N/mm2；冲击韧性(ak)≥7.0J/mm2。
元素铌在本发明的配方中的不同添加量实验表明(不同铌含量对应的屈服强度如图1所示，不同铌含量对应的抗拉强度如图2所示)，铌元素含量在0.1～0.3％时，铸钢件的屈服强度和抗拉强度达到理想状态。
碳的含量与铸件塑性有着正比关系，降低铸件的碳含量有助于提高铸件的塑性，然而，钢水中碳对铌的抗氧化有着良好的效果。因此，铸件中碳的含量也不宜过低，通过以上因素综合考虑，选定的碳含量范围为0.2～0.4％。
以上对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种推力杆支架铸钢件，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
C：0.2～0.45%；Si：≤1.0%；Mn：≤1.0%；P：≤0.2%；S：≤0.2%；Nb：0.1～0.3%；余量为Fe和不可避免的杂质；
所述推力杆支架铸钢件的生产方法，包括如下步骤：
步骤一、钢水冶炼：在中频感应电炉中按化学成分重量配比熔炼出合格的钢水，其化学成分按重量百分比含有C：0.2～0.4%；Si：≤1.0%；Mn：≤1.0%；P：≤0.2%；S：≤0.2%；Nb：0.1～0.3%；余量为Fe；
步骤二、浇铸成型：采用消失模铸造工艺铸造成型；
步骤三、热处理：铸件凝固后开箱清理，合格的铸件进行热处理，铸件在箱式电阻炉中加热到880℃，保温3小时，将铸件放入2℃冰盐水中降温至40℃，取出以130℃/h 速率升温至330℃，保温3.5小时，将铸件取出空冷，铸件冷至室温后装入箱式电阻炉中加热到560℃，保温3 小时取出空冷至室温，铸件再进行抛丸处理。
2.根据权利要求1所述推力杆支架铸钢件，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：
C：0.2～0.45%；Si：0.2～0.5%；Mn：0. 5～0.8%；P：≤0.04%；S：≤0.04%；Nb：0.1～0.3%；余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求1所述推力杆支架铸钢件，其特征在于，所述生产方法还包括对从消失模造型工艺砂中取出的铸件进行除毛刺、粘沙、抛丸处理。
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| GR01 | Patent grant | ||
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