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CN107287497A - 高珠光体高韧性球墨铸铁及其表面处理工艺 - Google Patents

高珠光体高韧性球墨铸铁及其表面处理工艺 Download PDF

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Abstract

本发明公开了高珠光体高韧性球墨铸铁及其表面处理工艺，涉及球墨铸铁技术领域。包括各成分的重量百分比如下：C：3.3～3.4％，Si：2.1～2.6％，Mn：0.3～0.6％；Al：3.5～4.5％，Bi：1.5～2.5％，Mo：1.3～2.5％，Cu：0.4～0.8％，Cr：2.63～3.92％，Zr：0.63～0.92％、Ba：1.63～1.92％，Mg：0.06～0.09％，Ni：0.17～0.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，As：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.06，S＜0.02，其余为Fe。本发明经过处理后球墨铸铁件表面硬度可达900HV，脆性2级。低温气体碳氮共渗同样可以明显提高球墨铸铁件表面的硬度和耐磨性，共渗温度一般为530～570℃；在球墨铸铁件表面获得非常高的硬度而心部仍保持一定韧性，具有较好的综合力学性能。

Description

高珠光体高韧性球墨铸铁及其表面处理工艺
技术领域
本发明属于球墨铸铁技术领域，特别是涉及高珠光体高韧性球墨铸铁及其表面处理工艺。
背景技术
珠光体球墨铸铁(Pearlite heat-resisting steel)基体组织中珠光体占80％以上的球墨铸铁(简称球铁)。中国国家标准中QT600-2，QT700—2，QT800-2三种牌号球铁属于这一类型。这类球铁通常采用正火处理获得，也可用加入合金元素并配合工艺措施获得。主要用于制造要求强度较高，具有一定疲劳强度和耐磨性能的零件，如柴油机曲轴、连杆等。
基体组织中珠光体占80％以上的球墨铸铁(简称球铁)。这类球铁通常采用正火处理获得，也可用加入合金元素并配合工艺措施获得。主要用于制造要求强度较高，具有一定疲劳强度和耐磨性能的零件，如柴油机曲轴、连杆等。
石墨的形态和金屈基体组织对其韧性有很大的影响。(1)石墨形态的影响。在金属基体组织合格条件下，石墨形态对仲长率和冲击值影响极大，片状石墨严重割裂了金属基体，其尖角处应力集中，因此片状石墨铸铁呈脆性，冲击值很低，强度被大大削弱；而球墨铸铁不同，只要集体组织合格，球化率越高则韧性越好。(2)基体组织的影响。珠光体球铁的集体组织以珠光体为主，余为铁素体。渗碳体和磷共晶是有害组织，一般控制在3％和1％以下。铁素体含景越高，则韧性越好；珠光体含景越高，强度和硬度就越高。
发明内容
本发明的目的在于提供高珠光体高韧性球墨铸铁及其表面处理工艺，通过经过处理后球墨铸铁件表面硬度可达900HV，脆性2级，低温气体碳氮共渗同样可以明显提高球墨铸铁件表面的硬度和耐磨性，共渗温度一般为530～570℃；在球墨铸铁件表面获得非常高的硬度而心部仍保持一定韧性，具有较好的综合力学性能。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为高珠光体高韧性球墨铸铁，各成分的重量百分比如下：C：3.3～3.4％，Si：2.1～2.6％，Mn：0.3～0.6％；Al：3.5～4.5％，Bi：1.5～2.5％，Mo：1.3～2.5％，Cu：0.4～0.8％，Cr：2.63～3.92％，Zr：0.63～0.92％、Ba：1.63～1.92％，Mg：0.06～0.09％，Ni：0.17～0.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，As：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.06，S＜0.02，其余为Fe。
高珠光体高韧性球墨铸铁的表面处理工艺，包括如下过程：
SS01球墨铸铁进行退火消除应力；
SS02完成SS01步骤后，进行氮基气体软氮化与高频淬火复合热处理；
气体软氮化工艺如下：处理温度560℃～580℃，处理时间1.8h～2.8h，气体为N2+NH3+CO2；冷却条件：气冷；
气体软氮化后的高频淬火工艺：处理温度160℃～280℃×2.8h～3.8h；
短时间高频淬火：温度为960℃～1080℃，同时进行氮气环境保温2.8h～3.8h。
本发明具有以下有益效果：
本发明经过处理后球墨铸铁件表面硬度可达900HV，脆性2级。低温气体碳氮共渗同样可以明显提高球墨铸铁件表面的硬度和耐磨性，共渗温度一般为530～570℃；在球墨铸铁件表面获得非常高的硬度而心部仍保持一定韧性，具有较好的综合力学性能。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明为高珠光体高韧性球墨铸铁，包括各成分的重量百分比如下：C：3.3～3.4％，Si：2.1～2.6％，Mn：0.3～0.6％；Al：3.5～4.5％，Bi：1.5～2.5％，Mo：1.3～2.5％，Cu：0.4～0.8％，Cr：2.63～3.92％，Zr：0.63～0.92％、Ba：1.63～1.92％，Mg：0.06～0.09％，Ni：0.17～0.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，As：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.06，S＜0.02，其余为Fe。
高珠光体高韧性球墨铸铁的表面处理工艺，包括如下过程：
SS01球墨铸铁进行退火消除应力；
SS02完成SS01步骤后，进行氮基气体软氮化与高频淬火复合热处理；
气体软氮化工艺如下：处理温度560℃～580℃，处理时间1.8h～2.8h，气体为N2+NH3+CO2；冷却条件：气冷；
气体软氮化后的高频淬火工艺：处理温度160℃～280℃×2.8h～3.8h；
短时间高频淬火：温度为960℃～1080℃，同时进行氮气环境保温2.8h～3.8h。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.高珠光体高韧性球墨铸铁，其特征在于：各成分的重量百分比如下：
C：3.3～3.4％，Si：2.1～2.6％，Mn：0.3～0.6％；Al：3.5～4.5％，Bi：1.5～2.5％，Mo：1.3～2.5％，Cu：0.4～0.8％，Cr：2.63～3.92％，Zr：0.63～0.92％、Ba：1.63～1.92％，Mg：0.06～0.09％，Ni：0.17～0.73％，V：0.032～0.081％，Zn：0.12～0.21％，As：0.012～0.021％，Re：0.03～0.05％，P＜0.06，S＜0.02，其余为Fe。
2.高珠光体高韧性球墨铸铁的表面处理工艺，其特征在于，包括如下过程：
SS01球墨铸铁进行退火消除应力；
SS02完成SS01步骤后，进行氮基气体软氮化与高频淬火复合热处理；
气体软氮化工艺如下：处理温度560℃～580℃，处理时间1.8h～2.8h，气体为N2+NH3+CO2；冷却条件：气冷；
气体软氮化后的高频淬火工艺：处理温度160℃～280℃×2.8h～3.8h；短时间高频淬火：温度为960℃～1080℃，同时进行氮气环境保温2.8h～3.8h。
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Denomination of invention: Method for obtaining high-pearlite high-tenacity nodular cast iron crankshaft

Effective date of registration: 20191224

Granted publication date: 20190129

Pledgee: China Co truction Bank Corp Ma'anshan branch

Pledgor: Wanxin Casting Co., Ltd., Maanshan City

Registration number: Y2019980001244