一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件及其制備方法，該球墨鑄鐵件的各化學(xué)組分的重量百分比為：C 3.8?4.1%、Si 2.4?2.7%、Mn 0.5?0.9%、Ni 0.4?0.8%、Mo 0.3?0.6%、Ti 0.2?0.4%、Ge 0.15?0.3%、Y 0.1?0.2%、Ho 0.05?0.1%、P≤0.06%、S≤0.04%，余量為Fe。本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化合金的化學(xué)成分，Ni、Ti、Ge等元素的加入能顯著提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和抗疲勞能力，Mo、Y、Ho等元素的加入能夠使晶粒細(xì)化，使得材料對(duì)熱疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展具有很強(qiáng)的抗力。本發(fā)明汽車凸輪軸用球墨鑄鐵件不僅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較好的韌性，還具有優(yōu)異的抗疲勞性能。
【專利說(shuō)明】
一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件及其制備方法，屬于球墨鑄鐵技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車的誕生已經(jīng)有百年的歷史，發(fā)展迅速，目前已成為世界上最主要的交通工具和拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的重要驅(qū)動(dòng)力，也是人們生活不可或缺的重要組成部分。鑄件是汽車產(chǎn)品零部件的重要構(gòu)成之一，鑄件產(chǎn)品在汽車零部件上的應(yīng)用占有重要地位。汽車用鑄件的主要特點(diǎn)是形狀復(fù)雜、壁厚較薄、尺寸精度高、生產(chǎn)批量大、要求可靠性非常高等。汽車要盡可能低減輕自身重量，就要求鑄件既要輕，還要有很高的強(qiáng)度。過(guò)去許多汽車零部件用的材質(zhì)是灰鑄鐵，如今大都改為球墨鑄鐵件。
[0003]凸輪軸是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)關(guān)鍵部件，它的作用是控制氣門的開(kāi)啟和閉合動(dòng)作。雖然在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)里凸輪軸的轉(zhuǎn)速是曲軸的一半(在二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中凸輪軸的轉(zhuǎn)速與曲軸相同)，不過(guò)通常它的轉(zhuǎn)速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此，要求用于汽車凸輪軸的球墨鑄鐵件具有優(yōu)異的抗疲勞性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件及其制備方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件，其各化學(xué)組分的重量百分比為:C 3.8-4.l%、Si2.4-2.7%^Mn 0.5-0.9%^Ni 0.4-0.8%^Mo 0.3_0.6%、Ti 0.2-0.4%^Ge 0.15_0.3%、Υ 0.Ι-Ο.2%、Ηο 0.05-0.1%、Ρ彡0.06%、S彡0.04%，余量為Fe。
[0006]—種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件的制備方法，包括以下步驟:
(1)稱取生鐵、廢鋼、回爐料、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1480-150(TC，待爐料全部熔化后，取樣分析并調(diào)整鐵液成分，達(dá)到要求后升溫至1540-1570°C，在功率為250-350W，轉(zhuǎn)速為800-1200r/min的條件下磁力攪拌12-16min，靜置20-30min，出爐；
(2)鐵液出爐前，先在球化包一側(cè)包壩的底部凹坑內(nèi)加入相當(dāng)于鐵液質(zhì)量1.0-1.5%的稀土鋇鈣鎂硅鐵球化劑，在球化劑上覆蓋相當(dāng)于鐵液質(zhì)量0.4-0.7%的硅鋇孕育劑，然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無(wú)銹的球鐵肩并搗實(shí)，鐵液出爐時(shí)，將鐵液通過(guò)蓋包小孔流入球化包內(nèi)進(jìn)行球化和孕育處理，溫度控制在1490-15300C，待球化反應(yīng)完畢后，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為400-500W，頻率為20-30kHz的條件下超聲震蕩35-45mim，并扒凈鐵液表面的浮渣，靜置15-20min，然后取樣制取三角試塊分析，檢測(cè)球化合格后即可進(jìn)行澆注；
(3)澆注前，將球化包及提包烘烤至800-850°(:，澆注溫度控制在1450-1480°(:，澆注速度控制在0.3-0.5kg/s; (4)對(duì)澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先以80-100°C/h的速率升溫至940-980°C，保溫2-3h，再以30-50°C/h的速率降溫至490-530°C，保溫4-5h;然后投入80-120°C溫油中冷卻淬火，冷卻15-30s;最后在功率為250-350W的條件下微波加熱4-6h，再在功率為800-900W的條件下微波加熱I_3h，出爐空冷即可。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過(guò)優(yōu)化合金的化學(xué)成分，N1、T1、Ge等元素的加入能顯著提高球墨鑄鐵的強(qiáng)度、韌性和抗疲勞能力，Mo、Y、Ho等元素的加入能夠使晶粒細(xì)化，使得材料對(duì)熱疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展具有很強(qiáng)的抗力。本發(fā)明汽車凸輪軸用球墨鑄鐵件不僅具有較高的機(jī)械強(qiáng)度和較好的韌性，還具有優(yōu)異的抗疲勞性能。
【具體實(shí)施方式】
[0008]—種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件，其各化學(xué)組分的重量百分比為:C 3.8-4.1%、Si 2.4-2.7%^Mn 0.5-0.9%^Ni 0.4-0.8%^Mo 0.3_0.6%、Ti 0.2-0.4%^Ge 0.15-0.3%、Υ 0.1-0.2%、Ηο 0.05-0.1%、P<0.06%、S<0.04%，余量為Fe。
[0009]一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件的制備方法，包括以下步驟:
(1)稱取生鐵、廢鋼、回爐料、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1490°c，待爐料全部熔化后，取樣分析并調(diào)整鐵液成分，達(dá)到要求后升溫至1550°C，在功率為300W，轉(zhuǎn)速為1000r/min的條件下磁力攪拌14min，靜置25min，出爐；
(2)鐵液出爐前，先在球化包一側(cè)包壩的底部凹坑內(nèi)加入相當(dāng)于鐵液質(zhì)量1.2%的稀土鋇鈣鎂硅鐵球化劑，在球化劑上覆蓋相當(dāng)于鐵液質(zhì)量0.5%的硅鋇孕育劑，然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無(wú)銹的球鐵肩并搗實(shí)，鐵液出爐時(shí)，將鐵液通過(guò)蓋包小孔流入球化包內(nèi)進(jìn)行球化和孕育處理，溫度控制在1510°C，待球化反應(yīng)完畢后，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為450W，頻率為25kHz的條件下超聲震蕩40mim，并扒凈鐵液表面的浮渣，靜置18min，然后取樣制取三角試塊分析，檢測(cè)球化合格后即可進(jìn)行澆注；
(3 )澆注前，將球化包及提包烘烤至820 °C，澆注溫度控制在1465 °C,澆注速度控制在0.4kg/s；
(4)對(duì)澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先以90 °C/h的速率升溫至960 0C，保溫2.5h，再以40°C/h的速率降溫510°C，保溫4h;然后投入100°C溫油中冷卻淬火，冷卻25s;最后在功率為300W的條件下微波加熱5h，再在功率為850W的條件下微波加熱2h，出爐空冷即可。
[0010]經(jīng)檢驗(yàn)，其力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度79IMpa，屈服強(qiáng)度654Mpa，伸長(zhǎng)率12.6%，疲勞強(qiáng)度412Mpa。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件，其特征在于，其各化學(xué)組分的重量百分比為:C 3.8-4.1%、Si 2.4-2.7%^Mn 0.5-0.9%^Ni 0.4-0.8%^Mo 0.3-0.6%、Ti 0.2-0.4%^Ge0.15-0.3%、Y 0.1-0.2%、Ηο 0.05-0.1%、Ρ彡0.06%、S彡0.04%，余量為Fe。2.—種如權(quán)利要求1所述的汽車凸輪軸用抗疲勞球墨鑄鐵件的制備方法，其特征在于包括以下步驟: 稱取生鐵、廢鋼、回爐料、鉬鐵、錳鐵、鎳鐵等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉，熔煉溫度為1480-150(TC，待爐料全部熔化后，取樣分析并調(diào)整鐵液成分，達(dá)到要求后升溫至1540-1570 °C，在功率為250-350W，轉(zhuǎn)速為800-1200r/min的條件下磁力攪拌12-16min，靜置20-30min，出爐； 鐵液出爐前，先在球化包一側(cè)包壩的底部凹坑內(nèi)加入相當(dāng)于鐵液質(zhì)量1.0-1.5%的稀土鋇鈣鎂硅鐵球化劑，在球化劑上覆蓋相當(dāng)于鐵液質(zhì)量0.4-0.7%的硅鋇孕育劑，然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無(wú)銹的球鐵肩并搗實(shí)，鐵液出爐時(shí)，將鐵液通過(guò)蓋包小孔流入球化包內(nèi)進(jìn)行球化和孕育處理，溫度控制在1490-1530°C，待球化反應(yīng)完畢后，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為400-500W，頻率為20-30kHz的條件下超聲震蕩35-45mim，并扒凈鐵液表面的浮渣，靜置15-20min，然后取樣制取三角試塊分析，檢測(cè)球化合格后即可進(jìn)行澆注； 澆注前，將球化包及提包烘烤至800-850 °C，澆注溫度控制在1450-1480 °C，澆注速度控制在 0.3-0.5kg/s; (4)對(duì)澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先以80-100°C/h的速率升溫至940-980°C，保溫2-3h，再以30-50°C/h的速率降溫至490-530°C，保溫4-5h;然后投入80-120°C溫油中冷卻淬火，冷卻15-30s;最后在功率為250-350W的條件下微波加熱4-6h，再在功率為800-900W的條件下微波加熱I_3h，出爐空冷即可。
【文檔編號(hào)】C21D5/00GK106048403SQ201610681020
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年8月18日
【發(fā)明人】王春基, 潘桂林
【申請(qǐng)人】江陰聯(lián)華鑄造有限公司