[发明专利]一种等温淬火球铁及其淬火工艺

说明书

技术领域

本发明涉及金属材料热处理技术领域，特别是涉及一种等温淬火球铁及其淬火工艺。

背景技术

等温淬火球铁（ADI），是指一定成分的球墨铸铁经等温淬火工艺热处理后得到的铸铁材料,其具有较高的强度、延伸率和冲击值等良好的综合机械性能，特别是具有较高的弯曲疲劳强度和耐磨性。因而等温淬火球铁（ADI）常用以代替球墨铸铁、铸钢、锻钢、铝合金广泛应用于交通运输工具、柴油机等内燃机、农林业机械等领域，用以制造如曲轴、连杆、齿轮、轮毂、弹簧钢板、缸体、衬套、万向联轴节等需具有高强度、耐冲击、耐磨损、抗疲劳性能好的重要结构件以及磨球、衬板、锤头、杂质泵叶轮泵壳等重要抗磨、抗蚀件。

现有技术中，目前的等温淬火球铁（ADI）通常是使用传统的热处理工艺，这种热处理工艺是通过硝盐盐浴进行等温淬火处理获得等温淬火球铁（ADI），这种等温淬火球铁（ADI）的硝盐盐浴等温淬火工艺如图1所示，现有技术是将球墨铸铁加热至奥氏体状态，经等温处理一段时间后使用硝盐盐浴淬火至奥铁体状态等温处理，然后在空气中冷却得到等温淬火球铁。

而且，在传统的硝盐盐浴等温淬火工艺处理过程中，因硝盐在熔融时不仅会产生大量的亚硝酸盐有害物质，严重污染环境，危害人体健康，且在等温淬火工艺处理过程中硝盐熔融和等温淬火的时间较长，导致生产率低，生产成本高。

此外，传统的球墨铸铁因由于其需加入价格昂贵的钼（Mo）和镍（Ni）而导致球墨铸铁的价格较为昂贵，由此极大地影响了等温淬火球铁（ADI）行业的整体发展。并且，传统的这种球墨铸铁不仅淬硬性和淬透性均较弱，且容易产生元素微观偏析等不良现象的影响而导致工件废品率较高或者成品在使用时易损毁而发生安全故障。

因此，针对现有技术中的存在问题，亟需提供一种价格低廉、淬硬性、淬透性好、强度和冲击值高，能消除元素微观偏析影响的等温淬火球铁技术，以及低污染、低成本、生产效率高的等温淬火球铁的淬火技术显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种价格低廉、淬硬性、淬透性好、强度和冲击值高，能消除元素微观偏析的等温淬火球铁。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种等温淬火球铁，包括有以下重量百分比含量的组分，

C 3.3 ~ 3.8%

P 0.01~0.05%

S 0.005~0.02%

Mg 0.025 ~ 0.045%

Re 0.015 ~ 0.03%

Mn 1.0 ~ 2.5%

Si 2.3 ~ 3.2%

Cu 0.3 ~ 1.0%

B 0.01 ~ 0.08%

Nb 0 ~ 0.2％

Cr0.1～0.3％

其余为Fe。

优选的，等温淬火球铁中的Mn、Si、Cu、B、Nb、Cr的重量百分比含量如下，

Mn 1.0 ~ 2.0%

Si 2.8 ~ 3.2%

Cu 0.3 ~ 0.8%

B 0.01 ~ 0.04%

Nb 0.05 ~ 0.1%。

Cr0.15～0.25％

更优选的，所述等温淬火球铁中Mn、Si、Cu、B、Nb的重量百分比含量如下，

Mn 2.0%

Si 3.0%

Cu 0.8%

B 0.02%

Nb 0.08%

Cr0.15％

以上的，等温淬火球铁的基体组织为：体积百分比含量为70~ 85%的细针状铁素体、体积百分比含量为2 ~ 20%的回火马氏体及体积百分比含量为5 ~ 28%的富碳奥氏体。

本发明的另一目的在于避免现有技术中的不足之处而提供一种低污染、低成本、生产效率高的等温淬火球铁淬火工艺。

本发明的另一目的通过以下技术方案实现：

一种等温淬火球铁淬火工艺，如以上所述的一种等温淬火球铁的工件的淬火工艺为用分级淬火油和空气等温炉分级等温淬火工艺，包括有以下步骤：

（1）将工件加热到860~940℃的奥氏体化温度，保温处理至使奥氏体碳饱和；

（2）将经步骤（1）处理的工件置入分级淬火油中，快速冷却至马氏体开始转变温度180℃以上，贝氏体转变终止温度240℃以下，进行第一级等温淬火；

（3）将经步骤（2）第一级等温淬火的工件快速送至空气等温炉中，进行第二级等温淬火；