CN106048404A - 一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件及其制备方法，该球墨铸铁件的各化学组分的重量百分比为：C 3.7‑3.9%、Si 2.1‑2.4%、Mn 0.3‑0.6%、Cr0.2‑0.4%、Zr 0.15‑0.3%、Hf 0.1‑0.2%、Ce0.06‑0.09%、Dy 0.04‑0.07%、Lu0.03‑0.05%、P≤0.04%、S≤0.03%，余量为Fe。本发明通过在合金中加入Cr、Zr、Hf等金属元素，使得球墨铸铁件的耐磨性更加优异，加入Ce、Dy、Lu等稀土元素，可以显著增强球墨铸铁件的疲劳强度，以抵抗疲劳损坏。本发明汽车曲轴用球墨铸铁件机械强度高，耐磨性和抗疲劳性优异，使用寿命长。

Description

一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件及其制备方法，属于球墨铸铁技术领域。

背景技术

汽车的诞生已经有百年的历史，发展迅速，目前已成为世界上最主要的交通工具和拉动经济增长的重要驱动力，也是人们生活不可或缺的重要组成部分。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一，铸件产品在汽车零部件上的应用占有重要地位。汽车用铸件的主要特点是形状复杂、壁厚较薄、尺寸精度高、生产批量大、要求可靠性非常高等。汽车要尽可能低减轻自身重量，就要求铸件既要轻，还要有很高的强度。过去许多汽车零部件用的材质是灰铸铁，如今大都改为球墨铸铁件。

曲轴是汽车发动机的关键部件之一，其性能好坏直接影响汽车的寿命。曲轴工作时承受着大负荷和不断变化的弯矩及扭矩作用，常见的失效形式为弯曲疲劳断裂及轴颈磨损，因此，这就要求曲轴材质具有较高的疲劳强度以及优异的耐磨性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件及其制备方法。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为：C 3.7-3.9%、Si 2.1-2.4%、Mn 0.3-0.6%、Cr0.2-0.4%、Zr 0.15-0.3%、Hf 0.1-0.2%、Ce0.06-0.09%、Dy0.04-0.07%、Lu0.03-0.05%、P≤0.04%、S≤0.03%，余量为Fe。

一种车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取生铁、废钢、钼铁、铬铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1465-1495℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1480-1510℃，在功率为200-400W，转速为1200-1400r/min的条件下磁力搅拌14-18min，静置25-40min，出炉；

（2）铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.3-1.7%的稀土镁硅球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.4-0.7%的硅钙孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1460-1480℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为300-500W，频率为20-40kHz的条件下超声震荡25-45mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置15-25min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；

（3）浇注前，将球化包及提包烘烤至830-870℃，浇注温度控制在1440-1460℃，浇注速度控制在0.7-0.8kg/s；

（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以70-90℃/h的速率升温至900-950℃，保温2-3h，再以30-50℃/h的速率降温至450-500℃，保温4-5h；然后投入20-40℃温油中冷却淬火，冷却30-50s；最后在功率为200-300W的条件下微波加热5-7h，再在功率为500-600W的条件下微波加热2-3h，再在功率为900-1000W的条件下微波加热1-2h，出炉空冷即可。

本发明的有益效果：

本发明通过在合金中加入Cr、Zr 、Hf等金属元素，使得球墨铸铁件的耐磨性更加优异，加入Ce、Dy、Lu等稀土元素，可以显著增强球墨铸铁件的疲劳强度，以抵抗疲劳损坏。本发明汽车曲轴用球墨铸铁件机械强度高，耐磨性和抗疲劳性优异，使用寿命长。

具体实施方式

一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为：C 3.7-3.9%、Si 2.1-2.4%、Mn 0.3-0.6%、Cr0.2-0.4%、Zr 0.15-0.3%、Hf 0.1-0.2%、Ce0.06-0.09%、Dy 0.04-0.07%、Lu0.03-0.05%、P≤0.04%、S≤0.03%，余量为Fe。

一种车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤：

（1）称取生铁、废钢、钼铁、铬铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1485℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1505℃，在功率为300W，转速为1300r/min的条件下磁力搅拌15min，静置30min，出炉；

（2）铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.5%的稀土镁硅球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.6%的硅钙孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1470℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为400W，频率为30kHz的条件下超声震荡35mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置20min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；

（3）浇注前，将球化包及提包烘烤至850℃，浇注温度控制在1450℃，浇注速度控制在0.7kg/s；

（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以80℃/h的速率升温至920℃，保温3h，再以40℃/h的速率降温至480℃，保温4h；然后投入30℃温油中冷却淬火，冷却40s；最后在功率为250W的条件下微波加热6h，再在功率为550W的条件下微波加热2.5h，再在功率为900W的条件下微波加热1.5h，出炉空冷即可。

经检验，其力学性能为：抗拉强度846Mpa，屈服强度704Mpa，伸长率11.9%，疲劳强度443Mpa。

Claims (2)

1.一种汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件，其特征在于，其各化学组分的重量百分比为：C 3.7-3.9%、Si 2.1-2.4%、Mn 0.3-0.6%、Cr0.2-0.4%、Zr 0.15-0.3%、Hf 0.1-0.2%、Ce0.06-0.09%、Dy 0.04-0.07%、Lu0.03-0.05%、P≤0.04%、S≤0.03%，余量为Fe。

2.一种如权利要求1所述的汽车曲轴用抗疲劳耐磨球墨铸铁件的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

称取生铁、废钢、钼铁、铬铁、回炉料等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1465-1495℃，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1480-1510℃，在功率为200-400W，转速为1200-1400r/min的条件下磁力搅拌14-18min，静置25-40min，出炉；

铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.3-1.7%的稀土镁硅球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.4-0.7%的硅钙孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁屑并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1460-1480℃，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为300-500W，频率为20-40kHz的条件下超声震荡25-45mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置15-25min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；

浇注前，将球化包及提包烘烤至830-870℃，浇注温度控制在1440-1460℃，浇注速度控制在0.7-0.8kg/s；

（4）对浇注成型的铸件进行热处理：先以70-90℃/h的速率升温至900-950℃，保温2-3h，再以30-50℃/h的速率降温至450-500℃，保温4-5h；然后投入20-40℃温油中冷却淬火，冷却30-50s；最后在功率为200-300W的条件下微波加热5-7h，再在功率为500-600W的条件下微波加热2-3h，再在功率为900-1000W的条件下微波加热1-2h，出炉空冷即可。