[發明專利]貝氏體-馬氏體汽車齒輪球墨鑄鐵的制備方法

有效

• 申請號: 201210474245.9
• 申請日: 2012-11-21
• 公開（公告）號: CN102912213A
• 公開（公告）日: 2013-02-06
• 發明（設計）人: 鮑玉龍;王彬
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾市精鑄良鑄造有限責任公司
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C22C33/10;C21C1/10;C21D5/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發明涉及一種汽車齒輪球墨鑄鐵的制備方法。

背景技術

等溫淬火球墨鑄鐵是近年來國內外一直關注和深入研究的一種應用面越來越廣的新型材料。它具有優異的力學性能，如高的韌性、抗拉強度、斷裂韌性和疲勞強度，以及優于鋼的耐磨性和減震降噪性能等。在市場經濟競爭激烈的環境下，高性能、低成本的材料正是人們最求的目標，而等溫淬火球墨鑄鐵就是這種材料之一。近年來在汽車領域，等溫淬火球墨鑄鐵被用來替代鍛鋼或鑄鋼生產汽車零部件，可減重10~30%，降低成本15~30%，并可從源頭上降低汽車噪音，減輕廢氣排放，提高驅動比。

然而等溫淬火球墨鑄鐵即基體組織為貝氏體的球墨鑄鐵，難以同時獲得高強度、高硬度和高的韌性和塑性。對于要求高強度、高韌性并兼具高耐磨性的應用場合就不能滿足，比如汽車發動機的硬質齒輪，要求表面硬度大于55HRC，同時心部的基體也要有很高的韌性和強度。國內汽車發動機齒輪的材質多為20CrMnTi，其制備工藝復雜、成本高，近年來人們逐漸發現其有一個最大的缺點，就是該鋼的基體組織中常有大顆粒多棱角的TiN存在，其在正常的熱處理條件下難以溶于奧氏體中，而成為疲勞裂紋來源，危害和后果相當嚴重。

發明內容

本發明是為解決現有的汽車發動機齒輪材料20CrMnTi，其制備工藝復雜、成本高，且易產生疲勞裂紋的技術問題，而提供一種貝氏體-馬氏體汽車齒輪球墨鑄鐵的制備方法。

本發明的貝氏體-馬氏體汽車齒輪球墨鑄鐵的制備方法按以下步驟進行：

一、熔煉鐵液：先按質量份數稱取60~65份Q10生鐵、25~30份球鐵回爐料和10~15份廢鋼，然后按鎳板的質量與Q10生鐵、球鐵回爐料和廢鋼總質量之比為（1.5~2.0）：100，按電解銅的質量與Q10生鐵、球鐵回爐料和廢鋼總質量之比為（0.6~1.0）：100，按鉬鐵的質量與Q10生鐵、球鐵回爐料和廢鋼總質量之比為（0.3~0.6）：100，稱取鎳板、電解銅和鉬鐵，然后將稱取的Q10生鐵、球鐵回爐料、廢鋼、鎳板、電解銅和鉬鐵加入到中頻爐中，升溫至溫度為1500~1550℃，靜置2~4min，出爐，得到鐵液；

二、球化及孕育處理：首先按球化劑的質量與Q10生鐵、球鐵回爐料和廢鋼的總質量之比為（1.5~1.7）：100，再按硅鐵孕育劑的質量與Q10生鐵、球鐵回爐料和廢鋼的總質量之比為（0.7~0.9）：100、硅鋇孕育劑的質量與Q10生鐵、球鐵回爐料和廢鋼的總質量之比為（0.08~0.15）：100，稱取球化劑、硅鐵孕育劑和硅鋇孕育劑，然后將稱取的球化劑放于澆注包的堤壩一側，將稱取的硅鋇孕育劑均勻覆蓋在球化劑上，在溫度為1420~1450℃的條件下，保溫0.4~0.6min完成球化及孕育，再將步驟一的鐵液在澆注溫度為1340~1390℃的條件下，進行澆注，澆注過程中隨流加入稱取的硅鋇孕育劑，得到鑄態球墨鑄鐵；

三、等溫淬火：將步驟二得到的鑄態球墨鑄鐵裝入熱處理爐中，將爐溫升溫至溫度為870~900℃，保溫1.5~2h，然后在5s內將其移入溫度為330~350℃的硝酸鉀和硝酸鈉的混合鹽浴中，保溫1~1.5h，再取出放入清水中漂洗去鹽漬，得到基體組織為上貝氏體的球墨鑄鐵；

四、高頻表面淬火：將步驟三獲得的基體組織為上貝氏體的球墨鑄鐵，以升溫速率為190~210℃/s，升溫至溫度為870~900℃，然后取出空冷，再以升溫速率為190~210℃/s，加熱至溫度為870~900℃，然后在5s內將其轉移至質量濃度為4%~6%的NaCl溶液中進行淬火，最后用清水洗凈，得到表面組織為馬氏體、內部組織為上貝氏體的的球墨鑄鐵；

五、回火熱處理：將步驟四得到的表面組織為馬氏體、內部組織為上貝氏體的的球墨鑄鐵放入箱式爐中，升溫至180~220℃，保溫1.5~2h，然后爐冷至室溫，得到貝氏體-馬氏體汽車齒輪球墨鑄鐵。

本發明的有益效果