[发明专利]一种高强韧耐磨球铁摇臂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种球铁及其制备方法，特别涉及一种高强韧耐磨球铁摇臂及其制备方法，属于铸造技术领域。

背景技术

汽车发动机摇臂由于承受高速交变载荷，凸轮与气门摇臂总成之间发生摩擦磨损，是发动机中的一对重要的摩擦副。由于球墨铸铁里的石墨以球状存在具有与轴承合金一样的耐磨性能，又有与钢相似的韧性及铸铁特有的优良铸造特性和抗疲劳特性，用球墨铸铁制作的摇臂省去了昂贵的轴承合金衬套，故球墨铸铁在汽车发动机摇臂中的用途越来越广泛。

为了提高球墨铸铁性能，中国发明专利CN103820704A公开了一种汽车涡轮壳体用的高镍奥氏体球铁材质及其制备方法，该高镍奥氏体球铁材质成分重量百分比是：碳1.70至1.90％，硅4.90至5.50％，锰0.50至0.80％，磷小于0.05％，硫小于0.02％，镁0.06至0.09％，镍34.0至36.0％，铬1.75至2.00％，余量为铁；制备方法是：将碳化硅、生铁、返材、废钢以及纯镍顺序投入熔炼设备并熔化；熔炼设备内物料熔化后添加锰铁、铬铁、硅铁及低硫增碳剂；取熔炼物料光谱分析；熔炼物料合格后将熔炼设备温度升至1560至1620℃准备球化处理；将升温物料倒入球化包喂丝球化处理；球化后物料倒入浇注包二次孕育，除去氧化渣静置降温；物料液降温浇注并落砂清理；落砂清理后铸件热处理，退火为成品；该高镍奥氏体球铁材质铸造和机加工性能良好，成本较低，工艺条件合理，容易控制，有益于铸件生产。中国发明专利CN103146990A还公开了汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁材质及其制备方法，其材质成分重量百分比：碳为2.90至3.10％，硅为4.40至4.80％，锰小于0.30％，磷小于0.05％，硫小于0.02％，镁为0.03至0.05％，镍小于0.50％，铬为0.70至0.80％，钼为0.50至0.65％，铝小于0.03％，铜小于0.10％，钛小于0.035％，余量为铁(Fe)；其制备方法是将碳化硅、生铁、返材、废钢入熔炼设备；物料熔后加硅铁、钼铁、铬铁精炼；取熔炼物料浇注并光谱分析；熔炼设备继续升温加低硫增碳剂准备球化处理；物料入球化包喂丝球化处理；球化后物料入浇注包孕育处理，除去氧化渣降温；物料液温降浇注、冷却落砂清理；落砂后铸件热处理，退火冷至室温为成品；材质配方合理，制备工艺操作简便易行，制备材质具有良好铸造和机加工性能，成本低，使用效果理想。中国发明专利CN102071353A还公开了一种耐低温高韧性铸态球铁，按重量百分比计，其化学成分为：C3.4～3.6％、Si2.0～2.3％、Mn≤0.2％、P≤0.02％、S≤0.01％、Mg_残留0.035～0.05％、∑Re_残留0.015～0.025％、Sr0.05～0.1％、Ni0.15～0.25％、Ti0.10～0.15％，余量为Fe。该发明还公开了所述耐低温高韧性铸态球铁的生产方法及其在制备风力发电机配件、汽车配件、船用配件和石油化工中的应用。该发明生产的耐低温高韧性铸态球铁，在铸态下能够达到GB/T1348－2009之QT400－18L各项技术指标，免除了石墨化退火热处理，降低了能耗，同时具有操作简便、质量稳定等突出优点。中国发明专利CN101713454A还公开了一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特征是它包括以下步骤：(1)炉料准备：按重量百分比，Q10生铁55－65％、低碳钢10－15％和回炉铁20－30％进行炉料配比；(2)熔化：采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490－1530℃出炉，然后进行球化处理，球化处理采用冲入法，温度在1460－1490℃；球化处理工艺如下：按每包出铁水量的1.5－1.7％将稀土镁硅铁球化剂放入球化包中，然后放0.6－0.8％的孕育剂最后放入0.9－1.1％的覆盖剂，待铁水温度达到球化处理工艺温度时直接将铁水冲入在球化包中进行球化处理；(3)造型：采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高压造型机，用金属模型板的模具造型；(4)浇注：采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350－1450℃，浇注速度为4.5－5.5Kg/S或保持铁液上升速度为30－50mm/s；(5)落砂：铸件在砂箱中冷却40－60分钟后，进行打箱落砂，采用机械振动式落砂机落砂；(6)清理：采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1.5－2.0m m；(7)退火：采用台车式电阻炉，退火温度：890－920℃，保温时间：3－4小时，之后随炉冷至600－550℃出炉；(8)机械加工：采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸；(9)奥氏体化和等温淬火：采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处理，奥氏体形成基理是将工件加热到Ac1或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体，奥氏体化温度900－920℃，等温淬火温度840－860℃，等温保温后进行淬火，冷却介质为油，等温保温温度300－320℃，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体；(10)衍磨：采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨；(11)终检入库：表面质量及全尺寸检验。中国发明专利CN101851722A还公开了一种高硅钼球铁排气岐管的配方及其制备方法，涉及汽车发动机排气歧管领域，目前现有的高硅钼球铁排气岐管制备，主要制备工艺一般包括以下步骤：称重、入炉融化、球化处理，扒渣至铁水干净后撒覆盖剂、加盖保温，浇注铸型，开箱落砂。此方法制备工艺不易操作且不稳定，产量低、产品品质差，废品率较高。本发明为克服这些缺点，将回炉铁抛丸处理，将生铁、废钢、回炉铁、钼铁、75#硅铁依次加入电炉熔炼，球化处理、在球化剂表面覆盖孕育剂，并在浇注的同时采用随流孕育，使孕育剂随铁水进入型腔，最后开型落砂，制得成品。与现有方法相比，具有产品质量稳定、降低材料成本、操作方便快捷等优点。中国发明专利CN1936368还公开了锰铜合金奥贝球铁汽车后桥螺旋锥齿轮及其制备方法。该齿轮是以普通新生铁为原材料，采用冲天炉和电炉双联熔炼，以稀土镁硅铁合金为球化剂，处理后造渣除渣，分两次孕育浇注齿轮毛坯，再经机加工、等温淬火和回火处理后制成。该齿轮的组成重量百分比为：C3.4～3.8％，Si2.4～2.9％，Mn0.4～1.0％，Cu0.5～1.2％，＜0.06％P，＜0.02％S，余量为铁。合金成分选用Mn、Cu保证淬透性的前提下，具有强度、塑性、韧性、抗疲劳性能和耐磨性都很高的综合力学性能。锰铜合金奥贝球铁特别适合替代20CrMnTi合金锻钢生产EQ140和EQ145汽车后桥螺旋锥齿轮，而成本明显降低。中国发明专利CN1693526还公开了一种汽车模具空硬型合金球铁模具材料及其制备方法，该发明合金球铁模具材料具有以下的化学组成(重量％)：C3.5～3.8，Si2.1～2.5，Mn0.5～0.8，Cr0.1～0.3，Cu0.8～1.0，Mo0.4～0.6，Ni0.2～0.4，P＜0.02，S＜0.02，Fe余量。其制备方法如下：按上述化学组成要求进行配料，将配好的材料置干中频感应炉内进行熔炼温度为1350～1450℃。将制得的铸件进行表面音频感应淬火处理，在850～950℃加热，然后在空气中骤冷淬火；音频感应电源的频率为10－25KHz，输出功率为20－28KW。经表面感应淬火后，其表面硬度可达60HRC，淬硬层深度超过2.5mm，并且铸态硬度为230，该材料具有良好的机械加工性能，完全适用于高硬度和高耐磨性表面要求的汽车模具。