CN110093555A - 高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁及生产方法 - Google Patents

高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁及生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁，其化学组成成分按重量百分比为：碳C 3.60～4.0%，硅Si 3.30～3.60%，锰Mn 0.6～0.8%，铜Cu 0.1～1.0%，锡Sn 0.01～0.06%，磷P≤0.04%，硫S≤0.015%，稀土RE≤0.03%，镁Mg0.03～0.05%，Mg+RE＜0.06%,Mg‑RE＞0.015%～0.02%，余量为铁Fe。其固溶强化生产方法包括：电炉熔炼作业、原汤处理要求、铁水处理方法、二次孕育、浇注等过程，浇注后铁水经过混砂、制芯、造型、落砂、清理、检验、防护、入库等程序，得到符合要求的汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球墨铸铁。本发明通过被固溶强化后的铁素体来满足材质的使用性能及加工性能的需要，同时达到降低生产成本，来满足市场及企业的需要。

Description

高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁及生产方法
技术领域：
本发明涉及一种球墨铸铁的生产方法，特别是涉及一种高韧性高屈服强度的汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球墨铸铁及其固溶强化生产方法。
背景技术：
随着我国汽车工业的发展，汽车转向器壳体、阀体零件对球墨铸铁的综合性能要求越来越高，具有高韧性、高屈服强度、良好的抗疲劳性能、优异的机加工性能已经成为国内外主机及配套厂追求的目标。
发明内容：
本发明所要解决的技术问题是：提供一种高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁及其生产方法，颠覆了传统的靠合金化保证珠光体含量、并通过珠光体含量的百分比的调整来满足不同牌号球铁硬度及其他力学性能的材质熔炼的生产工艺，采用固溶强化铁素体，通过被固溶强化后的铁素体来满足材质的使用性能及加工性能的需要，同时达到降低生产成本，来满足市场及企业的需要。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：
一种高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁，其化学组成成分按重量百分比为：碳C 3.60～4.0％，硅Si 3.30～3.60％，锰Mn 0.6～0.8％，铜Cu 0.1～1.0％，锡Sn0.01～0.06％，磷P≤0.04％，硫S≤0.015％，稀土RE≤0.03％，镁Mg0.03～0.05％，镁Mg的含量加上稀土RE的含量小于等于0.06％,镁Mg的含量减去稀土RE的含量大于等于0.015％～0.02％，余量为铁Fe；
该汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁中，球铁的共晶度Sc 等于1，满足计算式Sc＝C/(4.26-0.31Si-0.33P-0.4S+ 0.027Mn)；
该汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁中，球铁的屈强比 0.75～0.8，球铁的断后伸长率A/％(min)7～10。
上面所述的高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁的生产方法，其具体工艺流程如下：
A、电炉熔炼作业：采用5吨或6吨中频炉来熔化原汤，熔清后在1400℃以上扒渣取样，精炼温度为1500℃±10℃，高温静置5分钟以上；
B、原汤要求：原汤成分合格、温度合格并经净渣后方可出水，出铁温度1420～1480℃；
C、铁水处理：
①球化剂：球化剂选用FeSiMg6RE2，粒度10～25mm，加入量为铁液重量的1.0±0.05％；
②压包孕育剂：压包孕育剂选用FeSi75，粒度5～15mm，加入量为铁液重量的0.8～1.0％；
③球化包：球化包要求内径d与包深h符合：d/h＝1:1.8，底部为堤坝式球化室，球化包筑好后，使用烘包器烘干、烘透，使用前用原汤烫包至600℃以上；
④球化处理：采用冲入法进行球化处理，加料次序为球化剂、压包孕育剂，然后需摊平并适当压实，出水温度1420～1480℃，球化反应时间为50s～80s，球化结束需净渣、覆盖后再转运；
D、二次孕育：
铁水在倒包时要进行二次孕育，二次孕育剂选用FeSi75，粒度 0.2～0.3mm，加入量为铁水重量的0.2％；浇注前需净渣、测温并取光谱样验证最终铁水成分；
E、浇注过程：采用生产线自动浇注机浇注；
①浇注时间：
每个球化包浇注时间控制在：从出水开始计算，不超过10分钟；从球化结束计算，不超过8分钟；
②浇注温度：浇注温度首温根据产品的大小及结构控制在1370～ 1420℃；
浇注温度末箱温度根据产品的大小及结构控制在1320～1350℃；
③随流孕育：浇注过程中采用粒度0.2～0.8mm的FeSi75随流孕育，加入量为随流铁水重量的0.08％；
F、其它：
浇注后铁水经过混砂、制芯、造型、落砂、清理、检验、防护、入库等程序，得到符合要求的高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁。
本发明的积极效果如下：
1、采用本发明的生产方法，生产过程中不需要再添加铜、锡等金属及锰铁等珠光体化合金，即可大批量生产汽车转向器壳体和阀体，有效降低铸造成本。
2、采用本发明的生产方法，通过控制原汤的化学成分及出炉温度，有效降低了球化剂的加入量，在降低铸造成本的同时有效降低了 Mg及RE残留过大从而对铸件缩松及偏析等的不利影响。
3、本发明所生产出来的汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球墨铸铁，与传统的球铁(QT450-10、QT500-7、QT600-3)相比较：延伸率提高50％以上，硬度波动幅度降低50～75％，屈强比从0.55～0.65 提升到0.78～0.86，球铁的断后伸长率提高了3～4倍，产品力学性能及抗疲劳性能稳定，加工性能优异，可广泛用于要求精度高的汽车转向器壳体和阀体的球墨铸铁生产上。
4、本发明所生产出的汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球墨铸铁，力学性能优良，性能完全高于固溶强化铁素体球铁欧洲DIN EN 1563--2012的标准。
具体实施方式：
下面结合具体实施例来对本发明作进一步的解释和说明：
实施例：一种高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁，其化学组成成分按重量百分比为：碳C 3.60～4.0％，硅Si 3.30～3.60％，锰Mn 0.6～0.8％，铜Cu 0.1～1.0％，锡Sn 0.01～0.06％，磷P≤0.04％，硫S≤0.015％，稀土RE≤0.03％，镁Mg0.03～0.05％，镁Mg的含量加上稀土RE的含量小于0.06％,镁Mg的含量减去稀土RE的含量大于0.015％～0.02％，余量为铁Fe；
该汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁中，球铁的共晶度Sc 等于1，满足计算式Sc＝C/(4.26-0.31Si-0.33P-0.4S+ 0.027Mn)；
该汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁中，球铁的屈强比 0.78～0.86，球铁的断后伸长率A/％(min)7～10。
上面所述的高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁的生产方法，其具体工艺流程如下：
A、电炉熔炼作业：采用5吨或6吨中频炉来熔化原汤，熔清后在1400℃以上扒渣取样，精炼温度为1500℃±10℃，高温静置5分钟以上；
B、原汤要求：原汤成分合格、温度合格并经净渣后方可出水，出铁温度1420～1480℃；
C、铁水处理：
①球化剂：球化剂选用FeSiMg6RE2，粒度10～25mm，加入量为铁液重量的1.0±0.05％；
②压包孕育剂：压包孕育剂选用FeSi75，粒度5～15mm，加入量为铁液重量的0.8～1.0％；
③球化包：球化包要求内径d与包深h符合：d/h＝1:1.8，底部为堤坝式球化室，球化包筑好后，使用烘包器烘干、烘透，使用前用原汤烫包至600℃以上；
④球化处理：采用冲入法进行球化处理，加料次序为球化剂、压包孕育剂，然后需摊平并适当压实，出水温度1420～1480℃，球化反应时间为50s～80s，球化结束需净渣、覆盖后再转运；
D、二次孕育：
铁水在倒包时要进行二次孕育，二次孕育剂选用FeSi75，粒度 0.2～0.3mm，加入量为铁水重量的0.2％；浇注前需净渣、测温并取光谱样验证最终铁水成分；
E、浇注过程：采用生产线自动浇注机浇注；
①浇注时间：
每个球化包浇注时间控制在：从出水开始计算，不超过10分钟；从球化结束计算，不超过8分钟；
②浇注温度：浇注温度首温根据产品的大小及结构控制在1370～ 1420℃；
浇注温度末箱温度根据产品的大小及结构控制在1320～1350℃；
③随流孕育：浇注过程中采用粒度0.2～0.8mm的FeSi75随流孕育，加入量为随流铁水重量的0.08％；
F、其它：
浇注后铁水经过混砂、制芯、造型、落砂、清理、检验、防护、入库等程序，得到符合要求的高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁。

Claims (2)

1.一种高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁，其特征在于：该高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁的化学组成成分按重量百分比为：碳C 3.60～4.0%，硅Si3.30～3.60%，锰Mn 0.6～0.8%，铜Cu 0.1～1.0%，锡Sn 0.01～0.06%，磷P≤0.04%，硫S≤0.015%，稀土RE≤0.03%，镁Mg0.03～0.05%，镁Mg的含量加上稀土RE的含量小于0.06%,镁Mg的含量减去稀土RE的含量大于0.015%～0.02%，余量为铁Fe；
该汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁中，球铁的共晶度Sc等于1，满足计算式Sc =C/(4.26 - 0.31Si - 0.33P - 0.4S + 0.027Mn) ；
该汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁中，球铁的屈强比0.78～0.86，球铁的断后伸长率A/%(min) 7～10。
2.权利要求1所述的高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁的生产方法，其具体工艺流程如下：
A、电炉熔炼作业：采用5吨或6吨中频炉来熔化原汤，熔清后在1400℃以上扒渣取样，精炼温度为1500℃±10℃，高温静置5分钟以上；
B、原汤要求：原汤成分合格、温度合格并经净渣后方可出水，出铁温度1420～1480℃；
C、铁水处理：
①球化剂：球化剂选用FeSiMg6RE2，粒度10～25mm，加入量为铁液重量的1.0±0.05%；
②压包孕育剂：压包孕育剂选用FeSi75，粒度5～15mm ，加入量为铁液重量的0.8～1.0%；
③球化包：球化包要求内径d与包深h符合：d/h=1:1.8，底部为堤坝式球化室，球化包筑好后，使用烘包器烘干、烘透，使用前用原汤烫包至600℃以上；
④球化处理：采用冲入法进行球化处理，加料次序为球化剂、压包孕育剂，然后需摊平并适当压实，出水温度1420～1480℃，球化反应时间为50s～80s，球化结束需净渣、覆盖后再转运；
D、二次孕育：
铁水在倒包时要进行二次孕育，二次孕育剂选用FeSi75，粒度0.2～0.3mm ，加入量为铁水重量的0.2%；浇注前需净渣、测温并取光谱样验证最终铁水成分；
E、浇注过程：采用生产线自动浇注机浇注；
①浇注时间：
每个球化包浇注时间控制在：从出水开始计算，不超过10分钟；从球化结束计算，不超过8分钟；
②浇注温度：浇注温度首温根据产品的大小及结构控制在1370～1420℃；
浇注温度末箱温度根据产品的大小及结构控制在1320～1350℃；
③随流孕育：浇注过程中采用粒度0.2～0.8 mm的FeSi75随流孕育，加入量为随流铁水重量的0.08%；
F、其它：
浇注后铁水经过混砂、制芯、造型、落砂、清理、检验、防护、入库等程序，得到符合要求的高性能汽车转向器壳体用固溶强化铁素体球铁。
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