非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN03127658.X

申请日:

2003.07.30

公开号:

CN1514034A

公开日:

2004.07.21

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

C22C37/04; C22C33/08

主分类号:

C22C37/04; C22C33/08

申请人:

包文华; 赵文阁

发明人:

包文华

地址:

130052吉林省长春市铁北二路77号

优先权:

专利代理机构:

吉林长春新纪元专利代理有限责任公司

代理人:

单兆全;白冬冬

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内容摘要

本发明涉及一种非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法,属于金属材料的生产方法领域。按重量百分比成分为:C 3.5~3.8%,Si2.6~2.85%,Mn 0.2~0.4%,P≤0.05%,S 0.005~0.015%,Mg0.03~0.045%,稀土元素RE 0.02~0.04%,其余为Fe;热处理方法:在台车式电阻炉内加热至840℃~900℃,保温1~2小时,然后炉冷至780℃~800℃,保温0.5~1小时,出炉后,淬入2#分级淬火油中,待该工件温度冷至300℃~230℃时出油,转入350℃~380℃的空气等温炉中,保温后出炉,空冷。它克服了传统奥铁体球体生产方法中缺点,以廉价的Si、Mn代替Ni、Mo、Cu等贵重合金元素;以预冷等温淬火代替盐浴等温淬火,保证了生产过程的安全和生产环境的净化。

权利要求书

1、一种非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法,
  一、铸造方法:
  该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):
  C 3.5~3.8%    Si 2.6~2.85%     Mn 0.2~0.4%
  P≤0.05%       S  0.005~0.015%  Mg 0.03~0.045%
  稀土元素RE       0.02~0.04%
  其余为Fe
  采用常规的铸造方法,即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、
回炉料、硅铁、锰铁,保证C、Si、Mn的含量,选用低磷生铁保证P
含量,选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量,选用适当的球化
剂添加量保证RE和Mg含量;熔化采用0.5T中频电炉,根据炉前快
速检测结果,补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等,添加的合金
元素须在出炉球化孕育处理前7~10分钟加入炉内,出铁温度1450℃
~1470℃,铁液到温后,加入除渣剂,清渣后出铁,铁液分两次出,
第一次出2/3,球化反应完后,再出1/3,扒渣后加入覆盖剂,准备浇
注;球化剂选用混合基球化剂,冲入法,加入量为1%,孕育分三次,
第一次盖在球化剂上,第二次在补加铁液时加入铁液流中,第三次加
在小浇包内;造型采用湿砂型,在需加强的地方可加外冷铁,浇道处
放置过滤网净化铁液,采取无冒口铸造方法,浇注温度不低于1350
℃,浇注时间10分钟内浇完,待铸件冷却到650℃以下开箱、清理;
其特征在于:
二、铸件的热处理方法
将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至840℃~900℃,保
温1~2小时,然后炉冷至780℃~800℃,保温0.5~1小时,出炉后,
淬入2#分级淬火油中,待该工件温度冷至300℃~230℃时出油,转入
350℃~380℃的空气等温炉中,保温1~2小时后出炉,空冷。

说明书

非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法

技术领域

本发明属于金属材料的生产方法领域,特别是一种球墨铸铁的生
产方法。

背景技术

作为球墨铸铁的最新发展,等温淬火球墨铸体,英文简称ADI,
Austempered Ductile Iron,以其优异的综合力学性能而成为重要的工
程材料。其高强度、高韧性、耐冲击和抗疲劳等特点引起广泛重视,
并在机械、冶金、交通运输和建材等行业得到成功的应用,而且其应
用领域还在不断拓宽。但要生产出力学性能合格的奥铁体球铁有两个
重要的条件,其一,由于淬透性的原因,为保证工件组织的均匀性和
生产的稳定性,当工件壁厚大于20mm的情况下,必须添加如Ni、
Mo、Cu等合金元素,合金元素的添加量随铸件壁厚的增加而增加。
众所周知,Ni、Mo、Cu都是贵重合金元素,它们的引入必将大大提
高奥铁体球铁的生产成本,这样一来,就限制了奥铁体球铁的应用。
其二,要在加入少量合金元素的情况下,稳定地获得奥铁体组织,必
须对工件进行盐浴等温淬火处理。盐浴的熔化和保温需要消耗能源。
通常等温时间2小时左右,这就使得生产周期加长,生产成本提高。
由于盐浴池的容积有限,所以每次处理铸件的总重和单重都受到限
制。淬火盐主要是硝酸钾和硝酸钠的混合物,这类硝酸盐具有强的氧
化作用,加热或与有机物接触易引起燃烧和爆炸。在受热条件下,硝
酸盐可能分解为亚硝酸盐,对环境和操作人员都会造成不良影响。

发明内容

本发明提供一种非合金双液淬火奥铁体球铁的生产方法,以解决
传统奥铁体球铁生产过程中的上述问题,即需要添加如Ni、Mo、Cu
等合金元素和对工件进行盐浴等温淬火处理的问题。本发明采取技术
方案是:

一、铸造方法:

该非合金双液淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):

C 3.5~3.8%    Si  2.6~2.85%    Mn  0.2~0.4%

P≤0.05%       S 0.005~0.015%   Mg  0.03~0.045%

稀土元素RE      0.02~0.04%

其余为Fe

采用常规的铸造方法,即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、
回炉料、硅铁、锰铁,保证C、Si、Mn的含量,选用低磷生铁保证P
含量,选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量,选用适当的球化
剂添加量保证RE和Mg含量;熔化采用0.5T中频电炉,根据炉前快
速检测结果,补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等,添加的合金
元素须在出炉球化孕育处理前7~10分钟加入炉内,出铁温度1450℃
~1470℃,铁液到温后,加入除渣剂,清渣后出铁,铁液分两次出,
第一次出2/3,球化反应完后,再出1/3,扒渣后加入覆盖剂,准备浇
注;球化剂选用混合基球化剂,冲入法,加入量为1%,孕育分三次,
第一次盖在球化剂上,第二次在补加铁液时加入铁液流中,第三次加
在小浇包内;造型采用湿砂型,在需加强的地方可加外冷铁,浇道处
放置过滤网净化铁液,采取无冒口铸造方法,浇注温度不低于1350
℃,浇注时间10分钟内浇完,待铸件冷却到650℃以下开箱、清理;

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至840℃~900℃,保
温1~2小时,然后炉冷至780℃~800℃,保温0.5~1小时,出炉后,
淬入2#分级淬火油中,待该工件温度冷至300℃~230℃时出油,转入
350℃~380℃的空气等温炉中,保温1~2小时后出炉,空冷。

本发明的优点在于:它克服了传统奥铁体球体生产方法中缺点,
以廉价的Si、Mn代替Ni、Mo、Cu等贵重合金元素;以预冷等温淬
火代替盐浴等温淬火,保证了生产过程的安全和生产环境的净化,进
一步扩大奥铁体球铁的应用范围,依本发明得到的产品可用来制造齿
轮、曲轴、凸轮轴、矿车轮、磨球和衬板等。以本发明得到的齿轮为
例,经力学性能试验表明,冲击韧度ak=87J/cm2,硬度HRC:30~39

附图说明

附图为本发明热处理过程采取的2#分级淬火油的冷却速率曲线。

具体实施方式

实施例一:

一、铸造方法:

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):

C 3.55%    Si  2.63%    Mn  0.3%

P 0.05%    S   0.012%   Mg  0.035%

稀土元素RE  0.02%

其余为Fe

采用常规的铸造方法,即选取不同成份不同比例的生铁、废钢、
回炉料、硅铁、锰铁,保证C、Si、Mn的含量,选用低磷生铁保证P
含量,选用低S生铁和采用脱S方法保证S含量,选用适当的球化
剂添加量保证RE和Mg含量;熔化采用0.5T中频电炉,根据炉前快
速检测结果,补加增碳剂、生铁、废钢、硅铁、锰铁等,添加的合金
元素须在出炉球化孕育处理前10分钟加入炉内,出铁温度1450℃,
铁液到温后,加入除渣剂,清渣后出铁,铁液分两次出,第一次出
2/3,球化反应完后,再出1/3,扒渣后加入覆盖剂,准备浇注;球化
剂选用混合基球化剂,冲入法,加入量为1%,孕育分三次,第一次
盖在球化剂上,第二次在补加铁液时加入铁液流中,第三次加在小浇
包内;造型采用湿砂型,在需加强的地方可加外冷铁,浇道处放置过
滤网净化铁液,采取无冒口铸造方法,浇注温度不低于1350℃,浇
注时间10分钟内浇完,待铸件冷却到650℃以下开箱、清理;

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至840℃,保温2小
时,然后炉冷至780℃,保温0.5小时,出炉后,淬入2#分级淬火油
中,待该工件温度冷至300℃时出油,转入350℃的空气等温炉中,
保温1小时后出炉,空冷。

实施例二

一、铸造方法:

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):

C 3.6%     Si 2.64%   Mn 0.26%

P 0.04%    S  0.010%  Mg 0.035%

稀土元素RE  0.03%

其余为Fe

采用常规的铸造方法,同实施例一,

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至850℃,保温1.5
小时,然后炉冷至790℃,保温0.5小时,出炉后,淬入2#分级淬火
油中,待该工件温度冷至250℃时出油,转入360℃的空气等温炉中,
保温2小时后出炉,空冷。

实施例三

一、铸造方法:

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):

C 3.67%    Si 2.69%   Mn 0.40%

P 0.03%    S  0.008%  Mg 0.040%

稀土元素RE  0.04%

其余为Fe

采用常规的铸造方法,同实施例一,

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至860℃,保温2小
时,然后炉冷至790℃,保温0.5小时,出炉后,淬入2#分级淬火油
中,待该工件温度冷至260℃时出油,转入370℃的空气等温炉中,
保温1.5小时后出炉,空冷。

实施例四

一、铸造方法:

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):

C 3.70%    Si 2.75%    Mn 0.40%

P 0.05%    S  0.008%   Mg 0.045%

稀土元素RE  0.04%

其余为Fe

采用常规的铸造方法,同实施例一,

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至880℃,保温1小
时,然后炉冷至800℃,保温0.5小时,出炉后,淬入2#分级淬火油
中,待该工件温度冷至280℃时出油,转入380℃的空气等温炉中,
保温1.5小时后出炉,空冷。

实施例五

一、铸造方法:

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):

C 3.75%     Si 2.81%    Mn  0.35%

P 0.048%    S  0.014%   Mg  0.045%

稀土元素RE 0.03%

其余为Fe

采用常规的铸造方法,同实施例一,

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至890℃,保温2小
时,然后炉冷至800℃,保温0.5小时,出炉后,淬入2#分级淬火油
中,待该工件温度冷至280℃时出油,转入370℃的空气等温炉中,
保温1.5小时后出炉,空冷。

实施例六

一、铸造方法:

该非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的成份为(重量百分比):

C 3.8%     Si 2.85%    Mn  0.2%

P 0.01%    S  0.011%   Mg  0.040%

稀土元素RE  0.04%

其余为Fe

采用常规的铸造方法,同实施例一,

二、铸件的热处理方法

将机加工过的铸件,在台车式电阻炉内加热至900℃,保温1小
时,然后炉冷至800℃,保温1小时,出炉后,淬入2#分级淬火油中,
待该工件温度冷至300℃时出油,转入380℃的空气等温炉中,保温
2小时后出炉,空冷。

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本发明涉及一种非合金预冷等温淬火奥铁体球铁的生产方法,属于金属材料的生产方法领域。按重量百分比成分为:C 3.53.8,Si2.62.85,Mn 0.20.4,P0.05,S 0.0050.015,Mg0.030.045,稀土元素RE 0.020.04,其余为Fe;热处理方法:在台车式电阻炉内加热至840900,保温12小时,然后炉冷至780800,保温0.51小时,出炉后,淬入2#分级淬火油中,。

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