[發明專利]汽車轉向器殼體QT500-14固溶強化鐵素體球鐵及其生產方法

在審

• 申請號: 202010971051.4
• 申請日: 2020-09-16
• 公開（公告）號: CN112126845A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 高世爽;吳繼勝
• 申請（專利權）人: 河南廣瑞汽車部件股份有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C37/04;C22C33/10
• 代理公司: 鄭州金成知識產權事務所(普通合伙) 41121
• 代理人: 郭乃鳳

本發明公開了一種汽車轉向器殼體QT500?14固溶強化鐵素體球鐵，化學組成成分按重量百分比計為：碳C 3.20～3.40%，硅Si 3.40～3.60%，鎂Mg0.04～0.06%，錳Mn≤0.5%，磷P≤0.05%，硫S≤0.010%，稀土RE≤0.02%，余量為鐵Fe。生產方法如下：中頻爐熔化原湯，熔清后扒渣，精煉，高溫靜置，球化劑FeSiMg6RE2，壓包孕育劑FeSi75，倒包時二次孕育，采用FeSi75隨流孕育，澆注后鐵水經過混砂、制芯、造型、落砂、清理、檢驗、防護、入庫等程序，得到符合要求的汽車轉向器殼體QT500?14固溶強化鐵素體球鐵，其硬度變化幅度小，車削加工過程中引起的尺寸分散程度小，加工公差控制范圍小，刀具壽命更長，可實現機械加工的精益生產。

技術領域：

本發明涉及一種球墨鑄鐵的生產方法，特別是涉及一種汽車轉向器殼體 QT500-14固溶強化鐵素體球鐵及其生產方法。

背景技術：

目前轉向器殼體材質以QT450-10、QT500-7為主。就材質而言，在生產過 程中為滿足其牌號的力學性能(屈服強度、抗拉強度、延伸率)及硬度的要求， 材質熔煉的過程中主要靠加入一定量的Mn、Cu或Sn等合金元素來保證轉向器 殼體鑄件具有一定比例的珠光體含量，利用不同含量的珠光體及其分布的彌散 度來保證鑄件的強韌性及硬度等性能的需要。

目前的轉向器殼體固溶強化鐵素體球鐵的材質存在以下弊端：

1、穩定的珠光體含量控制難度大，在鑄件不同部位差異比較大：

球鐵的力學性能在很多程度上取決于球化率，在其它條件相同的情況下， 球化率越高，力學性能越高；石墨球徑大小也影響力學性能，在其它條件相同 的情況下，球徑越小，力學性能越高。對不同牌號的材質，珠光體含量的多少 (及其分布的彌散度)直接影響著材質的性能。對于QT450-10的基體組織要求， 相關資料及國家標準中均要求是鐵素體基體為主，未規定鐵素體與珠光體基體 的比例，球鐵的牌號越高，珠光體含量越高，說明珠光體含量對球鐵抗拉強度 影響很大。鑄件本體珠光體的含量不僅取決于合金元素的含量(在成分控制準 確、孕育量固化的情況下)，在實際生產過程中還受到澆注溫度的影響、砂型溫度的影響、型砂水分的影響、四季氣溫變化的影響、落砂溫度的影響等等。

就同一個轉向器殼體，由于不同部位的壁厚及在材料成型過程中的溫度場 分布的差異性，導致鑄件的不同位置、表面與心部珠光體含量往往差異較大。 造成的直接后果就是：珠光體含量檢驗、硬度檢驗、本體性能檢驗等和所需要 的數據不完全一樣。為此，研究部門一天到晚糾結于選擇怎樣的合金元素含量 能同時滿足珠光體含量、抗拉強度及延伸率都符合要求。

2、鑄件硬度波動幅度大，加工性能差：

傳統合金化生產工藝生產的QT450-10、QT500-7的硬度范圍在 GB/T1348-2009《球墨鑄鐵件》國家標準中有明確的范圍：

在實際生產中，汽車轉向器殼體QT450-10本體不同部位硬度差最大的高達30HBW；而汽車轉向器殼體QT500-7本體不同部位硬度差最大的高達40HBW(如 TRW產品2679殼體同一個產品，QT500-7材質，壁軸處169HBW，油道及安裝臺 處經常高達210HBW)。由于合金化生產工藝主要靠控制珠光體含量來保證鑄件 的性能要求，珠光體含量的控制主要靠合金元素(Mn、Cu、Sn、Sb等)含量來 保障。在材料成型過程中不同部位合金的偏析、溫度場的差異必然造成鑄件的 不同位置珠光體含量及分布的差異，從而導致了材料硬度的波動。

3、屈強比低：

傳統合金化生產工藝生產的QT500-7等材質屈強比的一般范圍在0.55～ 0.65之間，要想再提高屈強比往往需要加入Mo、Ni等合金改善其強韌性，生 產成本及代價是大部分企業不能承受的。