一種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件及其制備方法，該球墨鑄鐵件的各化學組分的重量百分比為：C 3.7?3.9%、Si 2.1?2.4%、Mn 0.3?0.6%、Cr0.2?0.4%、Zr 0.15?0.3%、Hf 0.1?0.2%、Ce0.06?0.09%、Dy 0.04?0.07%、Lu0.03?0.05%、P≤0.04%、S≤0.03%，余量為Fe。本發(fā)明通過在合金中加入Cr、Zr、Hf等金屬元素，使得球墨鑄鐵件的耐磨性更加優(yōu)異，加入Ce、Dy、Lu等稀土元素，可以顯著增強球墨鑄鐵件的疲勞強度，以抵抗疲勞損壞。本發(fā)明汽車曲軸用球墨鑄鐵件機械強度高，耐磨性和抗疲勞性優(yōu)異，使用壽命長。
【專利說明】
一種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件及其制備方法
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件及其制備方法，屬于球墨鑄鐵技術(shù)領域。
【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經(jīng)濟增長的重要驅(qū)動力，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用占有重要地位。汽車用鑄件的主要特點是形狀復雜、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，還要有很高的強度。過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]曲軸是汽車發(fā)動機的關鍵部件之一，其性能好壞直接影響汽車的壽命。曲軸工作時承受著大負荷和不斷變化的彎矩及扭矩作用，常見的失效形式為彎曲疲勞斷裂及軸頸磨損，因此，這就要求曲軸材質(zhì)具有較高的疲勞強度以及優(yōu)異的耐磨性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件及其制備方法。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件，其各化學組分的重量百分比為:C 3.7-3.9%、Si 2.1-2.4%^Μη 0.3-0.6%、Cr0.2-0.4%、Zr 0.15-0.3%^Hf 0.卜0.2%、Ce0.06-0.09%、Dy0.04-0.07%、Lu0.03-0.05%、P彡 0.04%、S<0.03%，余量為 Fe。
[0006]—種車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件的制備方法，包括以下步驟:
(1)稱取生鐵、廢鋼、鉬鐵、鉻鐵、回爐料等爐料加入到中頻感應電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1465-1495Γ，待爐料全部熔化后，取樣分析并調(diào)整鐵液成分，達到要求后升溫至1480-1510°C，在功率為200-400W，轉(zhuǎn)速為1200-1400r/min的條件下磁力攪拌14-18min，靜置25-40min，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)加入相當于鐵液質(zhì)量1.3-1.7%的稀土鎂硅球化劑，在球化劑上覆蓋相當于鐵液質(zhì)量0.4-0.7%的硅鈣孕育劑，然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無銹的球鐵肩并搗實，鐵液出爐時，將鐵液通過蓋包小孔流入球化包內(nèi)進行球化和孕育處理，溫度控制在1460-1480°C，待球化反應完畢后，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為300-500W，頻率為20-40kHz的條件下超聲震蕩25-45mim，并扒凈鐵液表面的浮渣，靜置15-25min，然后取樣制取三角試塊分析，檢測球化合格后即可進行澆注；
(3)澆注前，將球化包及提包烘烤至830-870°C，澆注溫度控制在1440-1460°C，澆注速度控制在0.7-0.8kg/s;
(4)對澆注成型的鑄件進行熱處理:先以70-90°C/h的速率升溫至900-950°C，保溫2-3h，再以30-50°C/h的速率降溫至450-500°C，保溫4-5h;然后投入20-40°C溫油中冷卻淬火，冷卻30-50s;最后在功率為200-300W的條件下微波加熱5-7h，再在功率為500-600W的條件下微波加熱2-3h，再在功率為900-1000W的條件下微波加熱l-2h，出爐空冷即可。
[0007]本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明通過在合金中加入Cr、Zr、Hf等金屬元素，使得球墨鑄鐵件的耐磨性更加優(yōu)異，加入Ce、Dy、Lu等稀土元素，可以顯著增強球墨鑄鐵件的疲勞強度，以抵抗疲勞損壞。本發(fā)明汽車曲軸用球墨鑄鐵件機械強度高，耐磨性和抗疲勞性優(yōu)異，使用壽命長。
【具體實施方式】
[0008]—種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件，其各化學組分的重量百分比為:C 3.7-3.9%、Si 2.1-2.4%、Μη 0.3-0.6%、Cr0.2-0.4%、Zr 0.15-0.3%、Hf 0.卜0.2%、Ce0.06-0.09%^Dy 0.04-0.07%、Lu0.03-0.05%、P彡0.04%、S<0.03%，余量為Fe。
[0009 ] 一種車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件的制備方法，包括以下步驟:
(1)稱取生鐵、廢鋼、鉬鐵、鉻鐵、回爐料等爐料加入到中頻感應電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1485°C，待爐料全部熔化后，取樣分析并調(diào)整鐵液成分，達到要求后升溫至1505°C，在功率為300W，轉(zhuǎn)速為1300r/min的條件下磁力攪拌15min，靜置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)加入相當于鐵液質(zhì)量1.5%的稀土鎂硅球化劑，在球化劑上覆蓋相當于鐵液質(zhì)量0.6%的硅鈣孕育劑，然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無銹的球鐵肩并搗實，鐵液出爐時，將鐵液通過蓋包小孔流入球化包內(nèi)進行球化和孕育處理，溫度控制在1470°C，待球化反應完畢后，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為400W，頻率為30kHz的條件下超聲震蕩35mim，并扒凈鐵液表面的浮渣，靜置20min，然后取樣制取三角試塊分析，檢測球化合格后即可進行澆注；
(3 )澆注前，將球化包及提包烘烤至850 °C，澆注溫度控制在1450 °C，澆注速度控制在0.7kg/s；
(4)對澆注成型的鑄件進行熱處理:先以80°C/h的速率升溫至9200C，保溫3h，再以40°C/h的速率降溫至480°C，保溫4h;然后投入30°C溫油中冷卻淬火，冷卻40s;最后在功率為250W的條件下微波加熱6h，再在功率為550W的條件下微波加熱2.5h，再在功率為900W的條件下微波加熱1.5h，出爐空冷即可。
[0010]經(jīng)檢驗，其力學性能為:抗拉強度846Mpa，屈服強度704Mpa，伸長率11.9%，疲勞強度443Mpa。
【主權(quán)項】
1.一種汽車曲軸用抗疲勞耐磨球墨鑄鐵件，其特征在于，其各化學組分的重量百分比為:C 3.7-3.9%、Si 2」-2.4%、Μη 0.3-0.6%、Cr0.2-0.4%、Zr 0.15-0.3%、Hf 0.卜0.2%、Ce0.06-0.09%^Dy 0.04-0.07%、Lu0.03-0.05%、P彡0.04%、S彡0.03%，余量為Fe。2.—種如權(quán)利要求1所述的汽車曲軸用抗疲勞耐磨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、鉬鐵、鉻鐵、回爐料等爐料加入到中頻感應電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1465-1495Γ，待爐料全部熔化后，取樣分析并調(diào)整鐵液成分，達到要求后升溫至1480-1510°C，在功率為200-400W，轉(zhuǎn)速為1200-1400r/min的條件下磁力攪拌14-18min，靜置25-40min，出爐； 鐵液出爐前，先在球化包一側(cè)包壩的底部凹坑內(nèi)加入相當于鐵液質(zhì)量1.3-1.7%的稀土鎂硅球化劑，在球化劑上覆蓋相當于鐵液質(zhì)量0.4-0.7%的硅鈣孕育劑，然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無銹的球鐵肩并搗實，鐵液出爐時，將鐵液通過蓋包小孔流入球化包內(nèi)進行球化和孕育處理，溫度控制在1460-14800C，待球化反應完畢后，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為300-500W，頻率為20-40kHz的條件下超聲震蕩25-45mim，并扒凈鐵液表面的浮渣，靜置15-25min，然后取樣制取三角試塊分析，檢測球化合格后即可進行澆注； 澆注前，將球化包及提包烘烤至830-870°C，澆注溫度控制在1440-1460°C，澆注速度控制在 0.7-0.8kg/s; (4)對澆注成型的鑄件進行熱處理:先以70-90°C/h的速率升溫至900-950°C，保溫2-3h，再以30-50°C/h的速率降溫至450-500°C，保溫4-5h;然后投入20-40°C溫油中冷卻淬火，冷卻30-50s;最后在功率為200-300W的條件下微波加熱5-7h，再在功率為500-600W的條件下微波加熱2-3h，再在功率為900-1000W的條件下微波加熱l-2h，出爐空冷即可。
【文檔編號】C22C37/10GK106048404SQ201610681041
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月18日
【發(fā)明人】王春基, 潘桂林
【申請人】江陰聯(lián)華鑄造有限公司