CN112126845A - 汽车转向器壳体qt500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法 - Google Patents

汽车转向器壳体qt500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种汽车转向器壳体QT500‑14固溶强化铁素体球铁,化学组成成分按重量百分比计为:碳C 3.20~3.40%,硅Si 3.40~3.60%,镁Mg0.04~0.06%,锰Mn≤0.5%,磷P≤0.05%,硫S≤0.010%,稀土RE≤0.02%,余量为铁Fe。生产方法如下:中频炉熔化原汤,熔清后扒渣,精炼,高温静置,球化剂FeSiMg6RE2,压包孕育剂FeSi75,倒包时二次孕育,采用FeSi75随流孕育,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QT500‑14固溶强化铁素体球铁,其硬度变化幅度小,车削加工过程中引起的尺寸分散程度小,加工公差控制范围小,刀具寿命更长,可实现机械加工的精益生产。

Description

汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法
技术领域:
本发明涉及一种球墨铸铁的生产方法,特别是涉及一种汽车转向器壳体 QT500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法。
背景技术:
目前转向器壳体材质以QT450-10、QT500-7为主。就材质而言,在生产过 程中为满足其牌号的力学性能(屈服强度、抗拉强度、延伸率)及硬度的要求, 材质熔炼的过程中主要靠加入一定量的Mn、Cu或Sn等合金元素来保证转向器 壳体铸件具有一定比例的珠光体含量,利用不同含量的珠光体及其分布的弥散 度来保证铸件的强韧性及硬度等性能的需要。
目前的转向器壳体固溶强化铁素体球铁的材质存在以下弊端:
1、稳定的珠光体含量控制难度大,在铸件不同部位差异比较大:
球铁的力学性能在很多程度上取决于球化率,在其它条件相同的情况下, 球化率越高,力学性能越高;石墨球径大小也影响力学性能,在其它条件相同 的情况下,球径越小,力学性能越高。对不同牌号的材质,珠光体含量的多少 (及其分布的弥散度)直接影响着材质的性能。对于QT450-10的基体组织要求, 相关资料及国家标准中均要求是铁素体基体为主,未规定铁素体与珠光体基体 的比例,球铁的牌号越高,珠光体含量越高,说明珠光体含量对球铁抗拉强度 影响很大。铸件本体珠光体的含量不仅取决于合金元素的含量(在成分控制准 确、孕育量固化的情况下),在实际生产过程中还受到浇注温度的影响、砂型温度的影响、型砂水分的影响、四季气温变化的影响、落砂温度的影响等等。
就同一个转向器壳体,由于不同部位的壁厚及在材料成型过程中的温度场 分布的差异性,导致铸件的不同位置、表面与心部珠光体含量往往差异较大。 造成的直接后果就是:珠光体含量检验、硬度检验、本体性能检验等和所需要 的数据不完全一样。为此,研究部门一天到晚纠结于选择怎样的合金元素含量 能同时满足珠光体含量、抗拉强度及延伸率都符合要求。
2、铸件硬度波动幅度大,加工性能差:
传统合金化生产工艺生产的QT450-10、QT500-7的硬度范围在 GB/T1348-2009《球墨铸铁件》国家标准中有明确的范围:
Figure BDA0002684032960000021
在实际生产中,汽车转向器壳体QT450-10本体不同部位硬度差最大的高达30HBW;而汽车转向器壳体QT500-7本体不同部位硬度差最大的高达40HBW(如 TRW产品2679壳体同一个产品,QT500-7材质,壁轴处169HBW,油道及安装台 处经常高达210HBW)。由于合金化生产工艺主要靠控制珠光体含量来保证铸件 的性能要求,珠光体含量的控制主要靠合金元素(Mn、Cu、Sn、Sb等)含量来 保障。在材料成型过程中不同部位合金的偏析、温度场的差异必然造成铸件的 不同位置珠光体含量及分布的差异,从而导致了材料硬度的波动。
3、屈强比低:
传统合金化生产工艺生产的QT500-7等材质屈强比的一般范围在0.55~ 0.65之间,要想再提高屈强比往往需要加入Mo、Ni等合金改善其强韧性,生 产成本及代价是大部分企业不能承受的。
由于屈强比低,传统合金化QT500-7生产工艺,为了保障客户屈服强度的 要求,只能通过提高抗拉强度的思路解决,过高的抗拉强度(高珠光体含量) 不可避免的要牺牲材料的韧性。
为了提高汽车转向器壳体在生产过程中的稳定性,减小铸件本体不同部位 的性能波动,特别是保持稳定的力学性能并缩小铸件本体的硬度波动范围,改 善客户的机械加工性能,进一步提升刀具寿命,减少硬度波动,提供一种汽车 转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法,来提高球墨铸铁的机 械加工性能十分必要。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题是:克服现有技术的不足,提供一种汽车转向 器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁及其生产方法,来提高球墨铸铁的机械加 工性能,保持稳定的力学性能并缩小铸件本体的硬度波动范围。
本发明为解决技术问题所采取的技术方案是:
一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其化学组成成分按重 量百分比计为:碳 C 3.20~3.40%,硅 Si 3.40~3.60%,镁 Mg0.04~0.06%,锰 Mn≤0.5%,磷 P≤0.05%,硫 S≤0.010%,稀土 RE≤0.02%,余量为铁Fe。
所述汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁的金相组织要求:石墨 以球状为主,石墨形态Ⅴ+Ⅵ≥85%,球化级别不低于GB/T 9441规定的球化级 别3级;基体组织以铁素体为主,碳化物<1%。
所述汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁的性能指标达到如下要 求:
Figure BDA0002684032960000031
Figure BDA0002684032960000041
所述汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁本体试样的力学性能达 到如下要求:
Figure BDA0002684032960000042
所述的汽车转向器壳体QT500-14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1500℃以 上扒渣取样,精炼温度为1600℃±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 1550℃~1580℃;
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1.1~1.3%;
③球化包:球化包要求内径d与包深h符合:d/h=1:1.8左右,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800℃ 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1550℃~1580℃,球化反应时间为60s~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1470~1520℃; 浇注温度末箱温度根据产品的大小及结构控制在1420~1350℃;
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%~0.10%;
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,得到符合要求的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁。
本发明汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁中,成分设计如下:
研究基本元素对汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁组织性能的 影响,在优化设计Mn、P、S、Mg残及Re残等基本元素的基础上,通过对材料 组织和性能的分析,研究固溶强化元素Si对材料性能的影响规律,并根据Si 的变化调整C元素的合理范围:
Si:硅是石墨化形成元素,能细化石墨,提高石墨的圆整度,增加铁素体 含量,改善球铁塑性;同时由于Si对铁素体具有固溶强化的作用,可提高球铁 的屈服强度和硬度。
在以前的研究中,对Si的固溶强化存在很多误解,最大的障碍是认为Si 对球铁脆性及碎片状石墨具有很不利的影响,制约了在实际生产中的应用。这 种错误观点主要来源于1949年Millis申请的美国第一个球墨铸铁专利,该专 利认为:增加w(Si)量至(>2.5%)可明显降低力学性能,特别是抗拉强度、韧性 和延展性。这常常被总结为“硅使球铁变脆”。而瑞典的Larker Richard的研 究发现:“硅使球铁变脆”的结论值得怀疑,因为专利数据中球墨铸铁的Mn含 量没有严格控制,锰Mn≥0.8%。类似于Mn的其它一些碳化物形成元素也会偏析 于晶界,这些因素会致使球铁变脆。因此。把球墨铸铁致脆归因于w(Si)>2.5% 是不公平的。
第二个错误的观点是:高Si含量对大断面中心增加形成碎块状石墨的危险。 碎块状石墨可以降低伸长率和断裂韧性达50%,降低抗拉强度和疲劳强度20~ 25%,对屈服强度和硬度几乎没有影响。然而,厚断面铸件通常承受弯曲负荷, 在那些碎块状石墨可能形成的断面内部,应力水平低。另外,瑞典相关文献研 究认为:碎块状石墨形成的主要原因不在于Si含量高,而是在凝固过程中熔体 局部有效氧含量低所致。另强氧化物形成元素Ce和其他稀土元素以及Al和Ca 也会导致碎块状石墨的形成。要防止碎块状石墨的形成,就要提高石墨球数量, 使用冷铁(高的Si含量可减小白口倾向),避免使用大冒口,以及添加适量的 Ce+Sb元素等工艺措施。
本发明最终选择Si的质量分数在3.40~3.60范围内。
C:碳的选择首先要根据铸件的壁厚确定合适的碳当量。
碳当量并不是越高越好,传统资料认为:高碳当量有利于充分发挥球墨铸 铁的石墨化膨胀,有利于减轻球铁缩松倾向。热分析研究认为:球墨铸铁在凝 固过程中的石墨化是分阶段的,并不是每个过程的石墨化都有利于弥补收缩亏 空。研究过凝固模拟分析软件参数设定的技术人员知道固相率的设定,在共晶 过程中,流动临界固相率一般设定在0.6左右。换句话说:球墨铸铁在共晶过 程中,只有在凝固后期(流动临界固相率≥0.6)也就是冒口失去补缩能力之后 才能充分发挥作用。过高的碳当量只会使共晶石墨化提前,由于球墨铸铁的糊 状凝固特性,结果是铸型膨胀(特别是刚性差的潮模砂铸型)。
从铸造工艺性能分析,肯定是共晶点附近铸造性能比较理想。但球墨铸铁 的共晶点碳当量由于镁、稀土的加入会使共晶点右移,但是由于每个生产企业 所有的原材料、球化孕育工艺等存在差异,以Mg6RE2球化剂为例,各个企业加 入量差异明显:低的0.9~1.0%,高的1.4~1.5%。.因此实际共晶点碳当量从 4.26右移的幅度要根据公司具体熔炼工艺状况结合铸件壁厚分析选取,借助热 分析凝固曲线验证判定。
申请人根据汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁铸件的壁厚,根 据Si的质量分数3.40~3.60,确定把C控制在C 3.20~3.40%的范围内。
Mn:锰具有严重的偏析倾向,容易在共晶团边界附集,能引起基体中的碳 化物形成并增加珠光体,对球铁的韧性特别是低温冲击功产生严重的损害,有 资料研究Mn每增加0.1%的质量分数其对-20℃的冲击性能影响是Si的3倍以上。 本试验把锰控制在Mn≤0.50%的范围内。
P:磷对球墨铸铁有很明显的脆化作用,P很容易造成偏析形成磷共晶,由 于磷共晶的熔点很低(945℃~985℃),所以在球铁凝固过程中一直保持液态, 不断被共晶团所排挤,最后在共晶团边界上凝固,因此,磷共晶呈多角状分布 于共晶团边界,很容易聚集在共晶团的晶界上,急剧恶化球墨铸铁的力学性能。 另外,P阻碍珠光体的分解,又能固溶于铁素体中,能显著提高塑-脆转变温度, 大幅降低球墨铸铁的冲击功,据研究:P每增加0.01%,其对-20℃的冲击性能 影响是Si的(增加0.1%)8倍以上。同时,P会增加球墨铸铁的缩松倾向,本 发明将P控制在P≤0.05%的范围内。
S:球墨铸铁件中的硫与球化元素中的Mg、Re有很强的结合能力,生成硫 化物或硫氧化物,过高的S不仅会消耗一定量的球化剂,从而造成球化不良或 球化不稳定,同时增加了铸件夹杂物的数量,使铸件产生夹杂、缩松等缺陷。 此外,S的存在还会使球化衰退速度加快,因此在球化处理前应对原铁液的含硫 量加以控制。为此,将硫含量控制在0.010%以下,球化后控制在S≤0.008%的 范围内。
Mg和RE:在稀土镁球铁中,镁起主要球化作用,稀土起辅助球化作用,并 起到脱硫去氧、净化铁液、抗球化干扰元素的反球化作用。原铁液含硫量低, 选用低稀土球化剂,稀土加入量少,残留稀土量低,保证铁液中残留镁量大于 残留稀土。一是因为稀土含量高,球墨铸铁的白口倾向增大,石墨形态变差, 严重影响零件的韧性;同时,容易产生夹渣等缺陷,降低材料的综合性能。综 上所述,本发明控制残留镁量0.040~0.060%,残留稀土量RE≤0.02%。
综述所述,本发明化学成分设计为:碳 C 3.20~3.40%,硅 Si 3.40~3.60%,镁 Mg0.04~0.06%,锰 Mn≤0.5%,磷 P≤0.05%,硫 S≤0.010%,稀土 RE≤0.02%, 余量为铁Fe。
本发明汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁中,为了和实际生产 吻合,本发明生产QT500-14试样采用潮模砂造型,使用的各种原材料和正常生 产的产品完全一样。
本发明制备生产的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁中,试样 组织性能的检测方法如下:
1、金相组织观察:
(1)试验目的:观察球墨铸铁金相组织,研究其成分、组织及性能之间的关系;
(2)试验仪器:OLYMPUSBH-2、MR2000等金相显微镜;
(3)试样形状尺寸:便于进行采集金相照片即可,无严格尺寸要求;
(4)试验方法:锯切从Y型试块下部及本体试块端部获得用于观察金相组织的 试样。制备试样方法:砂轮打磨--砂纸打磨--抛光--酒精棉球清洗--观察试样 石墨形貌--腐蚀剂浸蚀--水冲洗--酒精棉球清洗--观察试样基体组织。所用的 腐蚀剂为3~5%的硝酸酒精,浸蚀时间为30S。
2、拉伸性能测试:
(1)试验目的:在碳当量基本一致的前提下,测定不同含Si量试样的抗拉强 度、屈服强度和伸长率,研究通过不同的Si含量固溶后对铁素体球墨铸铁抗拉 强度、屈服强度和伸长率的影响规律;
(2)试验仪器:CMT5305万能试验机(30T);
(3)试样尺寸:d=10±0.1;
(4)试验方法:首先,要预估算材料的最大拉力,选择合适的示力度盘和相应 的摆锤,并选用合适的夹具;然后,用细砂纸打磨光亮试样表面,用试样划线 器在试样的原始标距长度L0范围内细划等分10个分格线,对原始标距的标记准 确至士1%,测定试样原始横截面面积S0=πd2/4;安装试样,进行加载,记录 示力盘上的最大力Fm值,当试样被拉断后立即停机,取下试样,测量断裂后的 标距Lu,抗拉强度Rm=Fm/So
伸长率:A=(Lu一L0)/L0×100%
3、布氏硬度测试:
(1)试验目的:测定不同含Si量试样的硬度,研究通过不同的Si含量固溶后 对铁素体球墨铸铁硬度的影响规律;
(2)试验仪器:HB-3000B布氏硬度计;
(3)试样形状尺寸:15×25×30mm;
(4)试验方法:根据材料组织估算其硬度范围,并根据试件的厚度,P/D2=30, (当HB<140时,P/D2=10),选择合适的载荷P和压头直径D,必须保证试件的厚 度大于压痕深度的10倍;用选定的载荷P将直径为D的硬质合金球压入试样表 面,在压力作用下保持10S后卸除载荷;测量试样表面残留压痕的直径d,通过 查表的方式得到试样硬度值,每组成分的试样测五次,最后求平均硬度。
本发明制备生产的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁性能测试 数据如下:
A、不同批次浇注液化学成分分析:
浇注时取少量金属液倒入专用的铁制取样模中,经德国OBLF GS1000-Ⅱ直 读光谱仪分析,6个批次的浇注液样品,分别为1#、2#、3#、4#、5#、6#,具 体化学成分如表1所示,化学成分均符合要求。
表1 6个批次浇注液样品的化学成分含量(wt.%)
Figure BDA0002684032960000101
Figure BDA0002684032960000111
B、石墨形态分析结果:
观察试样在未腐蚀条件下的石墨形貌:Y试样,是在截取拉力试棒时,在试 棒端部截取的金相试块;本体试样,是在截取QT500-14转向器壳体本体试棒时, 在本体试棒端部截取的金相试块;根据GB/T9441-2009球墨铸铁金相检验标准 对石墨球化等级以及石墨大小等级进行评定,结果如表2和表3所示。
表2 Y试样石墨形态分析结果
Figure BDA0002684032960000112
表3本体试样石墨形态分析结果
Figure BDA0002684032960000113
从Y试样及本体试样的金相试块石墨形态分析结果可以看出,各试样球化 良好,石墨球化等级均在2级,球径大小相差不大且分布均匀,石墨球大小等 级均在6级或以上,达到了试验要求。随着试样中Si含量的增加,试样铸态组 织中石墨有细化趋势,球径逐渐减小。这是因为在控制碳当量的前提下,随孕 育量的增加,有效地促进了凝固后期石墨化,析出的石墨数量明显增加。
C、拉伸试验结果及分析:
不同化学成分的试样的拉伸试验结果如表4和表5所示:
表4 Y试样拉伸试验结果
Figure BDA0002684032960000121
表5本体试样拉伸试验结果
Figure BDA0002684032960000122
由表4和表5可以看出:随着Si含量的增加,试样抗拉强度逐渐增加, 延伸率下降。因为Si在铁素体球铁中主要起固溶强化作用,随着Si含量的增 加,固溶强化效果愈加明显,抗拉强度逐渐增强、韧性呈小幅下降趋势;Si在 共晶转变时,有利于系统向稳定系转变,有利于石墨的析出,减少石墨的尺寸, 提高石墨的圆整度,减少对基体的割裂作用,在做拉伸试验时,减少了应力集 中,不利于裂纹的扩展。随着Si含量的增加,试样屈服强度随抗拉强度增加而 增加,屈强比通过大量的数据分析在0.75~0.82左右。
D、不同含量Si对QT500-14材料硬度的影响,见表6:
表6不同含量Si的试样的硬度
Figure BDA0002684032960000123
Figure BDA0002684032960000131
由表6可以看出,随着含Si的增加,试样的布氏硬度不断增加,Si在铁素 体球墨铸铁中的固溶强化作用随Si的增加而不断增强。
E、本发明固溶强化铁素体QT500-14的加工性能:
与同等强度等级的铁素体-珠光体混合基体的球墨铸铁QT500-7相比,本发 明固溶强化铁素体球墨铸铁QT500-14的硬度变化幅度更小,车削加工过程中引 起的尺寸分散程度更小,加工公差控制范围更小,刀具寿命更长,可实现机械 加工精益生产,综合性能明显优于混合基体球铁QT500-7。
具体实施方式:
下面结合具体实施例对本发明做进一步的解释和说明:
实施例1、一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其化学组 成成分按重量百分比计为:碳 C 3.29%,硅 Si 3.42%,镁 Mg 0.048%,锰 Mn 0.21%, 磷 P0.03%,硫 S 0.006%,稀土 RE 0.019%,余量为铁Fe。
该汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁的金相组织要求:石墨以 球状为主,石墨形态Ⅴ+Ⅵ≥85%,球化级别不低于GB/T 9441规定的球化级别2 级;基体组织以铁素体为主,碳化物<1%。
该汽车转向器壳体QT500-14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1500℃以 上扒渣取样,精炼温度为1600℃±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 1550℃~1580℃;
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1.1~1.3%;
③球化包:球化包要求内径d与包深h符合:d/h=1:1.8左右,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800℃ 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1550℃~1580℃,球化反应时间为60s~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1470~1520℃; 浇注温度末箱温度根据产品的大小及结构控制在1420~1350℃;
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%~0.10%;
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,得到符合要求的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁。
实施例2、本实施例和实施例1的生产方法基本相同,相同之处不重述,不 同之处在于:一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其化学组成 成分按重量百分比计为:碳 C 3.21%,硅 Si 3.45%,镁 Mg 0.050%,锰 Mn 0.25%, 磷 P 0.027%,硫 S0.005%,稀土 RE 0.014%,余量为铁Fe。
实施例3、本实施例和实施例1的生产方法基本相同,相同之处不重述,不 同之处在于:一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其化学组成 成分按重量百分比计为:碳 C 3.36%,硅 Si 3.49%,镁 Mg 0.051%,锰 Mn 0.22%, 磷 P 0.025%,硫 S0.009%,稀土 RE 0.017%,余量为铁Fe。
实施例4、本实施例和实施例1的生产方法基本相同,相同之处不重述,不 同之处在于:一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其化学组成 成分按重量百分比计为:碳 C 3.25%,硅 Si 3.51%,镁 Mg 0.043%,锰 Mn 0.25%, 磷 P 0.030%,硫 S0.007%,稀土 RE 0.011%,余量为铁Fe。
实施例5、本实施例和实施例1的生产方法基本相同,相同之处不重述,不 同之处在于:一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其化学组成 成分按重量百分比计为:碳 C 3.27%,硅 Si 3.54%,镁 Mg0.047%,锰 Mn0.23%, 磷 P 0.029%,硫 S0.009%,稀土 RE 0.016%,余量为铁Fe。
实施例6、本实施例和实施例1的生产方法基本相同,相同之处不重述,不 同之处在于:一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其化学组成 成分按重量百分比计为:碳 C 3.35%,硅 Si 3.57%,镁 Mg 0.046%,锰 Mn 0.26%, 磷 P 0.028%,硫 S0.008%,稀土 RE 0.015%,余量为铁Fe。
以上仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的 技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内 所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其特征在于:该汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁的化学组成成分按重量百分比计为:碳C 3.20~3.40%,硅Si 3.40~3.60%,镁Mg0.04~0.06%,锰Mn≤0.5%,磷P≤0.05%,硫S≤0.010%,稀土RE≤0.02%,余量为铁Fe。
2.根据权利要求1所述的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其特征在于:所述汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁的金相组织要求:石墨以球状为主,石墨形态Ⅴ+Ⅵ≥85%,球化级别不低于GB/T 9441规定的球化级别3级;基体组织以铁素体为主,碳化物<1%。
3.根据权利要求1所述的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其特征在于:所述汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁的性能指标达到如下要求:
Figure FDA0002684032950000011
4.根据权利要求1所述的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁,其特征在于:所述汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁本体试样的力学性能达到如下要求:
Figure FDA0002684032950000012
5.权利要求1~4任一项所述的汽车转向器壳体QT500-14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1500℃以上扒渣取样,精炼温度为1600℃±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1550℃~1580℃;
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1.1~1.3%;
③球化包:球化包要求内径d与包深h符合:d/h=1:1.8左右,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800℃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1550℃~1580℃,球化反应时间为60s~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1470~1520℃;浇注温度末箱温度根据产品的大小及结构控制在1420~1350℃;
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%~0.10%;
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,得到符合要求的汽车转向器壳体QT500-14固溶强化铁素体球铁。
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