[發明專利]一種曲軸用鑄態珠光體球鐵材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310268102.7
• 申請日: 2013-06-28
• 公開（公告）號: CN103343279A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 王建生;龔華林;田迎新;譚昌發;王松明
• 申請（專利權）人: 上海圣德曼鑄造有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/04;C22C33/08
• 代理公司: 上海光華專利事務所 31219
• 代理人: 許亦琳;余明偉

技術領域

本發明涉及一種曲軸用鑄態珠光體球鐵材料及其制備方法，屬于鑄造材料領域。

背景技術

鑄態珠光體球鐵材料，是指鑄態基體以珠光體為主的球鐵材料，通常珠光體含量達80%以上，抗拉強度700-850MPa左右，廣泛應用于汽車曲軸。對于珠光體球鐵材料，國內外標準中均無沖擊韌性要求。目前，鑄態珠光體球鐵抗拉強度達850MPa的曲軸生產，主要是采用高碳低硅、合金化和鐵模覆砂鑄型來實現的。

采用高碳低硅、合金化和鐵模覆砂鑄型生產出的鑄態珠光體球鐵曲軸，特點是強度高、韌性低，原因在于低硅使石墨析出減少，碳以化合物形式存在較多；又合金化和鐵模覆砂鑄型使澆注后的鐵水過冷度增大，珠光體量多而其中滲碳體片間距較小，即滲碳體片較密集，滲碳體非常硬脆，所以對韌性減損很大。

然而，全球汽車發動機正朝輕量化、小型化、高效能方向發展，發動機的升功率大幅提高，曲軸承受的瞬時爆發力也大幅提高，要求曲軸有較高的沖擊韌性、高強度和高延伸率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種曲軸用鑄態珠光體球鐵材料，該材料具有較高沖擊韌性、高強度和高延伸率的特點。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種曲軸用鑄態珠光體球鐵材料，由以下質量百分比的元素組成：

C：3.40-3.75%；Si：2.25-2.60%；Mn：0.15-0.35%；S：＜0.015%；P：＜0.04%；Cu：0.9-1.1%；Sn：0.01-0.03%；Mg：0.03-0.05%；余量為Fe。

所述一種曲軸用鑄態珠光體球鐵材料的沖擊值不低于40J/cm²、抗拉強度不小于850MPa、屈服強度不小于480MPa、延伸率不小于5.5%、硬度為HB250-310、球化率不低于85%和珠光體含量不低于90%。

本發明進一步公開了所述的一種曲軸用鑄態珠光體球鐵材料的制備方法，包括以下步驟：

（1）將Q10生鐵、回爐料、廢鋼置于中頻感應爐中進行熔煉，并加入低硫增碳劑補充碳量；

（2）熔煉過程中對中頻感應爐中的鐵水進行取樣檢測，隨時補充鐵水成分不足部分；

（3）熔煉出鐵后，進行球化處理和包內孕育處理；

（4）澆注，并同時進行隨流孕育；

（5）自熱冷卻；

其中，

步驟（1）中，所述中頻感應爐中添加原料的重量百分比例為：生鐵10-30％、回爐料40-50％、廢鋼50-20％；低硫增碳劑為鐵水重量的0.9-2.0%；所述熔煉的溫度為1490-1510℃，保溫時間為3-6分鐘。

所述低硫增碳劑，碳的質量百分含量大于99%，硫的質量百分含量小于0.05%，粒度為0.5-5mm。

步驟（2）中，所述取樣檢測過程為：從中頻感應電爐中舀取一勺鐵水，澆注碳硫試樣和光譜試樣，分別用碳硫儀和光譜儀檢測，獲得鐵水成分；若有成分不足，則補充至符合要求。

步驟（3）中，所述球化處理采用凹坑式沖入法，凹坑內，加入為處理鐵水重量1.2-1.3%的稀土鎂硅鐵球化劑；同時，加入為處理鐵水重量0.1-0.15%的鉍硅鐵孕育劑和為處理鐵水重量0.1-0.15%的稀土硅鐵孕育劑進行包內孕育。

所述稀土鎂硅鐵球化劑的粒度為3-25mm。

所述鉍硅鐵孕育劑的質量百分比組成為：鉍0.75-1.30%，硅63-70%，鈣0.8-2.8%，鋇1.0-3.0%，余量為鐵；粒度的為2-6mm。

所述稀土硅鐵孕育劑的質量百分比組成為：稀土1.5-2.0%，硅70-76%，鈣0.75-1.25%，余量為鐵；粒度為3-8mm。

步驟（4）中，所述澆注的溫度為1430-1380℃；所述隨流孕育的孕育劑為硅鋯鐵孕育劑，加入量為澆注鐵水重量的0.1-0.2%。

所述硅鋯鐵孕育劑質量百分比組成為：硅62-69%，鋯4.0-5.0%，錳4.0-5.0%，鈣1.0-2.0%，余量為鐵；粒度為0.2-0.7mm。

所述澆注的鑄型為粘土砂濕型，水平分型，高壓造型。

將所述的一種曲軸用鑄態珠光體球鐵材料替代鍛鋼，用于制造轎車用汽油機渦輪增壓高效能曲軸，具有較高的沖擊韌性、高強度和高延伸率的特點。

本發明的技術效果及優點在于：