[发明专利]一种高接触疲劳抗性奥贝球铁的制备方法、应用

说明书

本发明涉球墨铸铁制备领域，涉及一种高接触疲劳抗性奥贝球铁的制备方法和应用。所述奥贝球铁的制备方法，包括以下步骤：（1）采用冲入法和多次孕育法制备球墨铸铁；（2）对步骤（1）中得到的球墨铸铁依次进行奥氏体化、第一级等温淬火、第二级等温淬火和低温回火，最终得到所述的奥贝球铁。本发明得到的奥贝球铁具有较高的接触疲劳抗性和接触疲劳寿命；能够促进增碳剂的溶入，成品组织中球墨大小、分布更加均匀；能够应用于齿轮、曲轴连杆和曲柄连杆，使其薄壁化和轻量化。

技术领域

本发明涉球墨铸铁制备领域，尤其涉及一种高接触疲劳抗性新型奥贝球铁的制备方法、应用。

背景技术

奥贝球铁最初是球墨铸铁在等温淬火条件下得到的，因此也称为等温淬火球墨铸铁。其独有的奥铁体组织包括针状铁素体和富碳奥氏体。相比于传统的钢铁材料，奥贝球铁具有更高的比强度、冲击韧性、断裂韧性和耐磨性，被广泛应用于齿轮、曲轴、链轮等汽车零部件，普通抗磨件以及高性能高精度要求的重要结构件。

随着汽车、农机和基础设施建设等领域的高速发展，对奥贝球铁的机械性能提出了更高的要求，对奥贝球铁的热处理工艺也提出了新的挑战。就汽车制造业而言，对于使用奥贝球铁生产的齿轮和曲轴，由于服役条件具有高局部应力、高相对运动速度等特点，滚动接触疲劳损伤是其失效的主要原因之一，然而当前方法大多通过控制毛坯质量、添加合金元素等方法，且在制备球墨铸铁的过程中，存在增碳剂上浮，难以充分溶入铁水的问题，导致奥贝球铁的滚动接触疲劳抗性很难进一步提升。

授权号CN110295265B，公开了一种奥贝球铁及其制备方法和应用，奥贝球铁包括以下质量百分比的元素：C 3.35-3.44％、Si 2.37-2.45％、Mn 0.21-0.23％、Ni 1.02-1.26％、Cu 0.69-0.8％、Mo 0.17-0.32％、Mg 0.05-0.07％、P≤0.02％、S≤0.02％、余量为Fe。制备方法包括：a、将生铁、废钢、回炉料、增碳剂、碳化硅、硅混合熔炼，熔炼温度为1500-1550℃，得铁液，静置，除渣，待铁液温度降至1480±10℃；b、包内加入一次孕育剂，加入球化剂，加入覆盖剂，夯实，之后，倒入铁液；除渣；倒包二次孕育，加入二次孕育剂；除渣；浇注得铸件，浇注时，随流加入三次孕育剂；c、等温淬火处理。

授权号CN107723583B，公开了一种高性能铸态奥贝球铁及其生产方法和应用。该发明以球墨铸铁壳型铸造为基础，根据铸件尺寸以及脱壳时间限定贝氏体形成元素Mo、Ni和 Cu元素的加入量范围，通过对脱壳时间、冷却与保温工艺的精细控制，最终确定适合具有复杂形状特征的铸态奥贝球铁生产方法。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种具有高接触疲劳抗性新型奥贝球铁的制备方法，具有较高的接触疲劳抗性和接触疲劳寿命；球墨大小易于控制，并且球墨分布均匀。

具体发明内容为：一种高接触疲劳抗性新型奥贝球铁的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：

(1)球墨铸铁的制备：

1a.熔炼原材料得到铁水，静置除渣，加入增碳剂，随后将铁水浇入铺有球化剂和一次孕育剂的预热包坑中；

1b.将包坑中的铁水静置除渣，待液面平静后进行浇注，浇注过程中随流加入二次孕育剂，随后自然冷却至室温得到球墨铸铁；

(2)新型奥贝球铁的制备：

2a.对步骤(1)中得到的球墨铸铁加热至900-920℃进行奥氏体化处理，保温时间为80-100min；

2b.将奥氏体化的球墨铸铁在1min内进行第一级等温淬火，等温温度为260-280℃，保温时间为2-3min；

2c.将一级等温淬火后的球墨铸铁在1min内进行第二级等温淬火，等温温度为380-400℃，保温时间为60-70min，随后空冷至室温，获得奥贝球铁粗产品；