[其他]具有奥氏体—贝氏体的球墨铸铁和制造方法

说明书

本发明论述了把加入一定百分比的Ni、Mn、Mo、Cu、稀土元素的球墨铸铁加热到奥氏体转变温度后，用强制空气冷却的方法获得微观组织为残留奥氏体、粒状贝氏体、上贝氏体、下贝氏体和球状石墨的球墨铸铁及其制造方法。

公知的技术是把含有Mn、Mo、Cu合金元素的球墨铸铁加热到奥氏体转变温度后保温一段时间，再在370℃的盐浴中等温淬火，获得奥氏体-贝氏体球墨铸铁，如美国专利3860457，Jan.41975。它的显微组织是残留奥氏体和贝氏体及球状石墨相结合的基体，抗拉强度和延伸率有所提高，也增加了疲劳强度。

但是这种方法需要相当于工件体积10倍以上的硝盐液;盐液常年加热和保温要消耗大量能量;硝盐挥发的气体有毒，造成环境污染;大量盐液热老化周期缩短，处理废盐液变得困难;由于处理时温差大，热应力也大，对结构复杂的构件引起变形过大容易造成废品，如对长3.37米重2×10⁴牛顿的曲轴等温淬火，使直线度为6～9mm。

本发明的任务是提供一种含有一定合金元素的奥氏体-贝氏体球墨铸铁及其制造方法，从而消除了公知技术的缺点。

本发明所提供的制取奥氏体-贝氏体球墨铸铁的化学成份为：Mn＝0.3～0.8%、Mo＝0.3～0.8%、Cu＝1～1.5%、Ni＝1～2%、稀土元素＝0.001～0.03%、其它组分为常规含量，余量为Fe。

选择Mn含量为0.3～0.8%的原则是：含量小于0.3%时容易生成铁素体，大于0.8%时会使多余的Mn蓄集在晶团界面上而使韧性下降。

含Mo的选择原则是：促使贝氏体生成，又不能因为超量而生成碳化物，因此Mo含量为0.3～0.8%合适。

Ni含量为1～2%最佳，其目的是用本发明方法处理时，保证球墨铸铁整个截面能够生成贝氏体，Ni含量超过2%会造成无意义的浪费。

Cu对奥氏体-贝氏体球墨铸铁起稳定作用，含量过多会破坏机械性能。

加入0.001～0.03%的稀土元素是为了使球铁组织细化，有利于机械性能。

上述各元素含量的选择还有一个综合效果，就是使S曲线右移到一定位置以适应本发明的冷却曲线。甚至可使φ230mm的工件也容易在所有截面上生成奥氏体-贝氏体组织，又不损害球墨铸铁的性能。

本发明的另一个特点是把含Mn＝0.3～0.8%、Mo＝0.3～0.8%、Ni＝1～2%、Cu＝1～1.5%、稀土元素＝0.01～0.03%、其它组分为常规含量，余量为Fe的球墨铸铁在炉中加热到奥氏体化温度后保温0.5～3小时，再移出炉外用可控制气流以45～55℃/min的速率冷却到550～590℃，改用10～40℃/min速率冷却到300～320℃，在320～250℃的停留时间不少于90分钟，然后空气冷却到室温，再把球墨铸铁加热到300～320℃，保温2～3小时后空气冷却到室温。使球墨铸铁具有65～75%的贝氏体，15～25%的奥氏体及10%的球状石墨。

对比相同构件，本发明的处理方法所具有的强度及延伸率与公知的等温淬火方法要好或者相当;本发明所使用的设备大为简化;节约了能源和资金;减少了污染;由于采用空气冷却使处理变得柔和，即使是结构复杂件也不易变形过大而报废。

附图描述了本发明的一个实施例。

图1是本发明热处理的温度-时间变化规律图。

图2是放大400倍的本发明实施例的微观组织图。

将含Ni＝1.6～1.8%、Nn＝0.4～0.5%、Mo＝0.4～0.5%、Cu＝1%、稀土元素＝0.006～0.01%其它组分为常规含量，余量为Fe的球墨铸铁曲轴（长3370mm，主轴颈224mm、内孔φ80mm、重2×10⁴N）经粗加工后放入加热炉中以150～180℃/h的速率加热到860～890℃，保温3小时，出炉后放置在强制空气流中（可以用风扇），以48～50、48～52℃/min速率冷却到550～590℃，减低气流强度，以11～13℃/min的速率冷却到300～320℃停止风冷，在空气中自由冷却到室温;再将曲轴加热到300～320℃，保温3小时，空气冷却到室温。试验证明：处理后回火可使工件抗拉强度提高13～13%，冲击韧性提高30%以上，延伸率也有增加。