CN1472356A - 一种球墨铸铁的生产方法 - Google Patents

Abstract

一种QT800－6球墨铸铁的生产方法，在常规的球墨铸铁成分中加入以下元素(重量％)：Ca 0.001－0.05；Ba0.005－0.1；球墨铸铁铸件的热处理工艺是：正火温度860±40℃；保温时间1.5±1.0小时；回火温度600±50℃；保温时间2.0±1.0小时；用此成分及热处理工艺生产的球铁铸件抗拉强度≥800MPa、延伸率≥6％，冲击韧性≥25J/cm²，硬度HB250－320，生产成本比用等温淬火处理每公斤可降低10元人民币，产品可用于需承受高强度、高韧性的多种零部件。

Description

一种球墨铸铁的生产方法

                                技术领域

本发明属球墨铸铁的生产方法领域。

                                背景技术

在我国球墨铸铁的国家标准中，抗拉强度大于800Mpa的材料只有QT800-2和QT900-2，其延伸率为2％左右，这些铸铁的极限疲劳弯矩一般仅为750Nm左右。但在我国自己生产的球墨铸铁中，已有了一些QT800-3和QT900-3的非标材料生产，如江铃汽车厂等已使用了这种材料制造曲轴，其延伸率为3％左右。国外则已有了QT880-5球墨铸铁生产曲轴的技术，例如意大利菲亚特公司用这种球墨铸铁生产4缸小曲轴，其延伸率在5％左右。这些材料因其韧性、塑性不够高，只能仍属脆性材料。

目前，在国外处于先进铸造水平的技术中，能达到和超过延伸率为6％的QT800-6球墨铸铁材料，其生产只能是在完成浇注后再通过等温淬火的热处理工艺进行，使球墨铸铁的金相组织为奥贝球铁，可达到抗拉强度为800Mpa、延伸率为6％的指标，采用这种工艺来生产球墨铸铁零部件，虽然延伸率提高了一个等级，但同时具有以下较明显的不足之处：等温淬火工艺对设备、特别是淬火炉的控制精度要求高，而我国又尚无这种淬火炉的专业生产厂；等温淬火工艺不够成熟，尚存在淬透性、淬火变形大等问题，使被处理工件只能是小零件；同时存在加工硬化问题，对机加工提出了更高要求；淬火成本也很高；因此用等温淬火的方法来生产QT800-6球墨铸铁零配件的工艺在我国一直难以得到推广。

为了提高球墨铸铁的韧性、塑性，扩大球墨铸铁的应用范围，也为了使球墨铸铁件能用在更重要的地方，出现了不少将球墨铸铁合金化的技术方案，但这些方案大多采用了价格较为昂贵的金属，如镍、钒、钛、钼、钴等，加入了这些元素的球墨锈铁虽然取得提高韧性的效果，但很难使韧性有很大的提高，难以使球墨铸铁的延伸率达到6％以上，达不到韧性材料，且生产成本也降不下来。因此人们一直在努力寻找价格低、细化组织能力好、能显著加大铸件塑性、韧性的合金元素和更好的热处理工艺。

                               发明内容

本发明要解决的技术问题是为球墨铸铁合金化寻求新的合金元素，同时对铸件采用新的热处理工艺，改善铸铁的球化质量和孕育质量。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

在常规的球墨铸铁中加入以下的合金(重量％)

    Ca 0.001-0.05    Ba 0.005-0.1

热处理工艺为：

正火温度860±40℃    保温时间1.5±1.0小时

回火温度600±50℃    保温时间2.0±1.0小时

使用本发明技术生产的QT800-6球墨铸铁，铸件本体抗拉强度≥800Mpa，延伸率≥6％，冲击韧性≥25J/cm²硬度HB250-320。保留了传统球墨铸铁材屈强比高、硬度高、扭转强度高、耐磨性好、加工性好、小能量多次冲击循环次数优越的优点，克服了一般球墨铸铁韧性和塑性低的缺点，其宏观断裂韧性指标及疲劳强度得到明显提高，可靠性超过钢材料，疲劳弯矩，比国内外强化处理的非调质钢材高500-700N·m。

铸件的生产成本较等温淬火处理要低30-50％，并适用于各种尺寸的大中小零件，应用前景广泛。

                          具体实施方式

在常规含Mn、Cu的球墨铸铁中加入以下合金元素(重量％)

    Ca 0.001-0.05     Ba 0.005-0.1

常规含Mn、Cu的球墨铸铁成分指：(重量％)

  C 3.6-3.9               Si 1.8-2.4    Mn 0.25-0.6

  Cu 0.3-0.7              p≤0.05       S≤0.03

完成浇铸成型后，将铸件置于以下条件进行热处理：

正火温度860±40℃      保温时间1.5±1.0℃

回火温度600±50℃      保温时间2.0±1.0℃

Ca和Ba在球墨铸铁中不仅有均匀、细化组织的作用，还能脱S脱P、净化铁水，而且价格低、用量少，在球墨铸铁中加入Ca和Ba，有助于改善球墨铸铁的硬度分散性和疲劳裂纹扩散性。在球墨铸铁中加入Ca、Ba元素，浇注成型后对铸件采取温度较一般正火或回火温度稍低的温度进行正火和回火处理。这样处理后的球墨铸铁，可以使球墨铸铁本体组织非常细化和均匀分布，不完全奥氏体化，珠光体含量可大于90％，渗碳体含量为零，磷共晶级别为一级，石墨球化率达2级，石墨球大小为6级。其铸件本体机械性能可以达到抗拉强度≥800Mpa，延伸率≥6％，冲击韧性≥25J/cm²，硬度HB250-320，完全可以做到以铁代钢。

申请人用上述方法生产的YC6108ZQ柴油机曲轴，曲轴的极限疲劳弯矩超过3500N·m，断裂循环次数达10⁷次，远高于国内现有牌号的球墨铸铁曲轴和非调质锻钢曲轴，已接近国外最高水平的42CrMo调质锻钢曲轴，而且这种球墨铸铁件的生产较用钢料制作每公斤成本下降10元以上，突显出这种技术的优越性。

使用本发明的方法生产出的球墨铸件，可广泛取代钢材用于各种发动机的零部件如曲轴、凸轮轴、活塞环、减压器等，汽车保安件如底盘、支座、制动闸瓦等，高强度齿轮如行星齿轮、正时齿轮等，及其它如铁路机车车辆、农用机械、建筑机械和军工方面等需承受高强度、高韧性的大中小零件材料。

实施例：1、生产6108增压柴油机曲轴

化学成分(重量％)

C 3.88  Si 2.32  Mn 0.55  Cu 0.68  Ca 0.018  Ba 0.036  P 0.023  S 0.022热处理工艺：

正火温度900℃    保温时间2.5小时

回火温度650℃    保温时间2.5小时获得成品的机械性能：

抗拉强度870Mpa 延伸率6.5％

冲击韧性58J/cm²硬度HB285(注：曲轴的不同平衡块或不同曲颈部位的参数略有差异，以下实施例同)2、生产6105增压柴油机曲轴：化学成分(重量％)：

C 3.80  Si 2.26  Mn 0.52  Cu 0.60  Ca 0.035  Ba 0.029  P 0.028  S 0.019热处理工艺：

正火温度900℃    保温时间2.5小时

回火温度650℃    保温时间2.5小时获得成品的机械性能：

抗拉强度890Mpa   延伸率7.0％

冲击韧性53J/cm² 硬度HB2753、生产4110增压柴油机曲轴：

化学成分(重量％)：

C 3.75 Si 2.28 Mn 0.48 Cu 0.62 Ca 0.026 Ba 0.005 P 0.025 S 0.024热处理工艺：

正火温度830℃    保温时间1.0小时

回火温度550℃    保温时间1.0小时获得成品的机械性能：

抗拉强度910Mpa   延伸率7.7％

冲击韧性66J/cm² 硬度HB2804、生产6112柴油机减震器内圈：化学成分(重量％)

C 3.82  Si 2.19  Mn 0.57  Cu 0.70  Ca 0.033  Ba 0.025  P 0.025  S 0.021热处理工艺：

正火温度830℃    保温时间1.0小时

回火温度550℃    保温时间1.0小时获得成品的机械性能：

抗拉强度980Mpa   延伸率6.2％

冲击韧性70J/cm² 硬度HB298

Claims (1)

1、一种QT800-6球墨铸铁的生产方法，具有常规合金化球墨铸铁的化学成分(重量％)：C  3.6-3.9        Si 1.8-2.4    Mn 0.25-0.6Cu 0.3-0.7        p≤0.05       S≤0.03其特征是：在球墨铸铁中加入以下合金元素(重量％)：Ca 0.001-0.05     Ba 0.005-0.1采用的热处理工艺是：

正火温度860±40℃    保温时间1.5±1.0小时

回火温度600±50℃    保温时间2.0±1.0小时