[其他]具有鐵素體和貝氏體雙相組織的釩鈦球墨鑄鐵

無效

• 申請號: 86104863
• 申請日: 1986-08-11
• 公開（公告）號: CN1003178B
• 公開（公告）日: 1989-02-01
• 發明（設計）人: 黃其華;何寧;陶小安
• 申請（專利權）人: 北京市機電研究院鑄造研究所
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C21D5/00;C21D1/20;C21D1/26
• 代理公司: 北京市機械工業專利事務所
• 代理人: 周毓勤

本發明涉及一種具有良好綜合性能的球墨鑄鐵。特別是一種含有V、Ti和稀土元素并采用新的熱處理工藝的球墨鑄鐵。

目前，國內外把高強度高韌性球墨鑄鐵用于接觸載荷較大、承受滑動摩擦的零件，例如齒輪等。高強度高韌性球墨鑄鐵大多是以奧氏體貝氏體雙相組織為基體的。這種組織中的貝氏體有良好的綜合性能及高的強度及耐磨性。奧氏體的存在又使材料獲得高的韌性。但是由于殘余奧氏體數量是由溫度控制的，奧氏體貝氏體雙相組織的形成溫度又較高（約350～450℃），所以奧氏體穩定性較小，不易獲得較多的穩定的殘余奧氏體，材料的韌性往往不能達到預想的效果，較高的淬火溫度又給淬透性帶來不良影響。另外，為了獲得穩定的殘余奧氏體，常常要在材料中加入Mo和Ni。這使材料的成本顯著提高。

為了解決這些問題，目前有一種新的基體組織，即鐵素體貝氏體雙相組織。這種組織同時具有高的強度和韌性。日本專利申請J59104425所提出的材料的化學成分為：C：3.2～4.0%，Si：2.0～3.5%，Mn＜0.1%，P＜0.1%，S＜0.03%，Mg：0.02～0.06%。熱處理過程為：將球墨鑄鐵加熱到750℃至850℃之間，在這個溫度下保持15～90分鐘，然后在250～450℃介質中快速冷卻，在此溫度下保持30分鐘以上。由此獲得以鐵素體和貝氏體為基體的球墨鑄鐵。其性能為：σb＝63.0kg/mm²，δ＝13.2%，HV＝198（折合HB＝198）。該日本專利未提及其接觸疲勞強度和彎曲疲勞強度的數值。

由于鐵素體量可用控制奧氏體化的溫度和時間來控制，所以材料的韌性、硬度可根據使用要求任意控制。尤其是得到高韌性或低硬度的球墨鑄鐵就容易得多了，并且由于淬火溫度較低，這種材料的淬透性要比奧氏體貝氏體球墨鑄鐵優越。同時不需加入Ni、Mo等合金，使鑄件的成本也比奧貝降低20～60%。

但該日本專利金相組織分布為，鐵素體包圍在石墨球周圍，貝氏體分布在鐵素體之間。由于石墨球近似基體中的孔洞，鐵素體強度又較低，因此在鐵素體包圍石墨球的情況下，表現出石墨球對基體有較大的削弱作用。

本發明的目的在于提供一種新的合金球墨鑄鐵材料及制造方法。這種球墨鑄鐵含有鐵素體和貝氏體。它同時具有高的接觸強度、韌性、耐磨性和低的硬度。并且價格低廉，其成本與普通球鐵相當或稍高但不大于5%。

本發明所提供的球墨鑄鐵材料的化學成分為：C∶3.0～4.2%，Si∶2.5～4.0%，Mn＜1.0%、P＜0.1%，S＜0.05%，Pe∶0.02～0.2%，Mg∶0.02～0.08%、V∶0.15～0.5%、Ti∶0.05～0.3%、其余為Fe。熱處理過程為：預先在780～940℃溫度區間內退火，在此溫度內保溫30～180分鐘，隨爐冷卻獲得全部鐵素體基體組織。然后再將鑄件加熱到780～920℃，并在此溫度保溫10～60分鐘，獲得鐵素體加奧氏體組織，然后快速冷卻到250～300℃，在此溫度下保溫30～60分鐘，得到由貝氏體構成骨架，中間夾有彌散狀鐵素體的基體組織，貝氏體包圍石墨球生長，這種鐵素體加貝氏體球墨鑄鐵比日本專利申請J59104425增加了預處理（退火）工序，使等溫淬火加熱以前的原始組織是全部鐵素體。淬火所得到的貝氏體緊緊圍繞在石墨球周圍，形成強度很高的連續的貝氏體骨架。這樣不僅進一步減輕了石墨球給基體造成的削弱作用，而且從整體上可以減輕由于鐵素體的存在而導致材料強度和耐磨性降低的不良影響。

這種釩鈦球墨鑄鐵可由釩鈦生鐵直接配料熔制。其熔煉處理過程與普通球鐵完全一致。值得提出的是：為保證良好的球化效果，釩鈦球墨鑄鐵必須含有稀土元素，用以抑制Ti的反球化作用。

本發明所提出的材料由于其中含有Ti元素，大大細化了石墨及奧氏體晶粒，使材料的強度得到了提高。另外，V、Ti元素在基體上形成許多彌散分布的碳化物。這種V、Ti碳化物硬質點具有很高的抗磨性能，這就彌補了普通鐵素體和貝氏體球墨鑄鐵由于失去了馬氏體效應而產生的耐磨性及接觸疲勞強度下降的缺點。同時仍保持著很高的韌性。

以下結合附圖舉例進行詳細描述。

圖1是本發明的一次實際熱處理工藝過程圖。

圖2是相應的金相組織示意圖。

與之對應的化學成分是：C3.6%、Si3.48%、Mn0.14%、P0.054%、S0.024%、Re0.04%、Mg0.047%、V0.036%、Ti0.090%。