[发明专利]调质处理的灰铸铁、灰铸铁调质方法及其应用

说明书

本发明公开了一种调质处理的灰铸铁、灰铸铁调质方法及其应用，灰铸铁调质方法包括以下步骤：将灰铸铁毛坯置于850～950℃的淬火炉中保温0.5～2h，出炉后立即放入65～85℃的淬火油中淬火3～6min，控制冷却速度为65～85℃/s，出油后空冷至不高于200℃；将灰铸铁毛坯置于550℃～650℃的回火炉中保温1～4h，出炉后空冷至室温，得到调质强化灰铸铁。本发明开发出了适合灰铸铁的调质工艺，避免了灰铸铁淬火开裂，调质灰铸铁组织均匀，石墨形态及大小不发生变化，基体组织以细小的索氏体组织为主(大于90％)，内应力最小，可以有效阻止热疲劳裂纹的扩展，在保证导热性能的同时提高了材料机械强度和抗热疲劳性能；调质灰铸铁本体强度提高，有利于延长汽车零部件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及灰铸铁热处理领域，特别涉及一种调质处理的灰铸铁、灰铸铁调质方法及其应用。

背景技术

HT250是制备低功率发动机缸盖以及飞轮的主要材料，随着柴油机燃烧爆压不断提高，发动机缸盖承受越来越高的热和机械负荷。较高的负荷使得柴油灰铁发动机缸盖最薄弱的鼻梁区开裂成为较为普遍的失效形式，目前普遍采用的技术方案是在灰铸铁基础上加入更多的合金元素以提高材料的整体强度，但合金元素的加入首先使铁水流动性变差，这就导致在浇筑本身设计结构就非常复杂的发动机缸盖时出现较多缺陷，成品率较低于50％。同时较多的合金元素会使缸盖材料的导热性能降低，热应力增加，易出现热疲劳开裂。

HT250飞轮同样存在着售后赔偿始终居高不下的问题，HT250飞轮主要失效形式为表面异常磨损产生的飞轮裂纹、飞轮表面不平故障以及飞轮与离合器产期磨损导致的热疲劳裂纹等，究其原因，主要还是HT250飞轮表面硬度较低、抗拉强度不够、抵抗高温性能较差的问题，因此，欲改善HT250飞轮的质量，解决HT250飞轮的失效问题，还需从提高HT250飞轮的表面硬度、基体强度以及其高温性能入手。

调质是一种淬火和高温回火的综合热处理工艺，目的是获得回火索氏体。淬火是钢加热到淬火温度(亚共析钢为Ac3+30～50℃，过共析钢为Ac1+30～50℃，合金钢可比碳钢稍高)，然后将钢放入淬火介质中急速冷却，以获得马氏体，一般认为，灰铸铁在淬火过程中容易开裂，且调质处理后失去了它本身的机械性能，所以现有技术中不存在灰铸铁调质工艺。

发明内容

针对现有技术中灰铸铁发动机缸盖、飞轮、制动鼓易出现裂纹的问题，本发明提供一种灰铸铁调质方法，并将获得的调质灰铸铁制备成发动机缸盖、飞轮或制动鼓。相对铸态灰铸铁发动机缸盖、飞轮以及制动鼓，本发明将发动机缸盖出现热疲劳裂纹的时间推迟了50％以上、飞轮出现裂纹的时间推迟了190％以上。

本发明提供的技术方案具体如下：

第一方面，提供一种灰铸铁调质方法，包括以下步骤：

(1)淬火：将灰铸铁毛坯置于850～950℃的淬火炉中保温0.5～2h，出炉后立即放入65～85℃的淬火油中淬火3～6min，控制冷却速度为65～85℃/s，出油后空冷至不高于200℃；

(2)回火：将灰铸铁毛坯置于550℃～650℃的回火炉中保温1～4h，出炉后空冷至室温，得到调质强化灰铸铁。

作为上述技术方案的优选，灰铸铁为HT250或HT300。

作为上述技术方案的优选，HT250中Ni占0.1wt％～0.25wt％、Mo占0.05wt％～0.15wt％，其他元素含量符合HT250标准。

作为上述技术方案的优选，HT300毛坯的淬火炉温度为860～940℃，淬火油温度为70～85℃，回火炉温度为550℃～650℃。

作为上述技术方案的优选，HT250毛坯的淬火炉温度为890～920℃，淬火油温度为70～85℃，回火炉温度为550℃～650℃。

第二方面，提供一种由上述灰铸铁调质方法制备而成的调质强化灰铸铁。