汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)及其制備方法
【專利摘要】一種汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)及其制備方法，該高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)成分重量百分比是：碳1.70至1.90%，硅4.90至5.50%，錳0.50至0.80%，磷小于0.05%，硫小于0.02%，鎂0.06至0.09%，鎳34.0至36.0%，鉻1.75至2.00%，余量為鐵；制備方法：將碳化硅、生鐵、返材、廢鋼以及純鎳順序投入熔煉設(shè)備并熔化；熔煉設(shè)備內(nèi)物料熔化后添加錳鐵、鉻鐵、硅鐵及低硫增碳劑；取熔煉物料光譜分析；熔煉物料合格后將熔煉設(shè)備溫度升至1560至1620℃準備球化處理；將升溫物料倒入球化包喂絲球化處理；球化后物料倒入澆注包二次孕育，除去氧化渣靜置降溫；物料液降溫澆注并落砂清理；落砂清理后鑄件熱處理，退火為成品；該高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)鑄造和機加工性能良好，成本較低，工藝條件合理，容易控制，有益于鑄件生產(chǎn)。
【專利說明】汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著渦輪增壓技術(shù)的迅猛發(fā)展，其節(jié)能環(huán)保的特性被眾多汽車廠商廣泛接受，渦輪殼作為其主要部件之一，對其耐高溫、耐腐蝕方面的性能要求也越來越高，高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)具有較好的高溫力學性能及耐腐蝕性能，是生產(chǎn)渦輪殼體的良好材質(zhì)，但高鎳奧氏體材質(zhì)的鑄造性能很差，在生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復雜、壁厚不均的渦輪殼鑄件時，薄壁處容易出現(xiàn)顯微縮松，厚大部位易出現(xiàn)縮孔等缺陷，同時該材質(zhì)形成碳化物的傾向過大會對加工切削性能產(chǎn)生影響，增加加工過程的刀具使用成本，因此其成分有待調(diào)整。
[0003]目前，高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的生產(chǎn)工藝流程主要包括鐵液熔煉、球化處理、孕育處理、澆注、冷卻、落砂清理、熱處理等工序，由于高鎳球鐵材質(zhì)合金含量高，在熔煉過程中溫度要求較高，在球化和孕育環(huán)節(jié)不易控制，容易出現(xiàn)球化不良等鑄造缺陷，給鑄件的批量生產(chǎn)帶來隱患，因此有待改進。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺點，而提供一種汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)及其制備方法，該高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)具有良好的鑄造性能和機加工性能，成本較低，該高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法工藝條件設(shè)計合理，容易控制，有益于鑄件生產(chǎn)。
[0005]本發(fā)明的目的是由以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0006]本發(fā)明汽車渦輪殼體 用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)，其特征在于，其成分的重量百分比是:碳(C)為 1.70 至 1.90%，硅(Si)為 4.90 至 5.50%，錳(Mn )為 0.50 至 0.80%，磷(P)為小于 0.05%,硫(S)為小于 0.02%,鎂(Mg )為 0.06 至 0.09%,鎳(Ni )為 34.0 至 36.0%，鉻(Cr)為 1.75 至 2.00%，余量為鐵(Fe)。
[0007]本發(fā)明汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其特征在于:(1)將碳化硅、生鐵、返材、廢鋼以及純鎳按順序投入熔煉設(shè)備內(nèi)，將熔煉設(shè)備升溫，使物料熔化；
(2)待熔煉設(shè)備內(nèi)的物料完全熔化后添加低硫增碳劑、錳鐵、鉻鐵以及硅鐵進行精煉及成分調(diào)整；(3)取適量熔煉物料澆注并制成試樣進行光譜分析；(4)當熔煉物料符合要求后，繼續(xù)將熔煉設(shè)備溫度升至1560至1620°C區(qū)間準備進行球化處理；(5)將熔煉設(shè)備升溫至1560至1620°C的物料倒入球化包進行喂絲球化處理；(6)將球化后物料倒入澆注包并進行二次孕育處理，然后除去氧化渣并進行靜置降溫；(7)待物料液溫降至1450至1500°C時進行澆注，將物料液體澆入鑄型中，然后冷卻50分鐘以上，進行落砂清理；(8)將落砂清理后的鑄件進行熱處理，退火保溫后出爐，待空冷至室溫即為成品。
[0008]前述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中熔煉和精煉物料的重量百分比是:碳化硅為0.5至0.8%、生鐵為6至12%、返材為60至75%、廢鋼為7至13%、純鎳為9至13%、錳鐵0.2至1.0%、鉻鐵0.5至1.5%、硅鐵0.1至2.5%，余量為低硫增碳劑。
[0009]前述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中熔煉設(shè)備采用感應(yīng)電爐。
[0010]前述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中添加的低硫增碳劑為石墨電極增碳劑，該石墨電極增碳劑為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為固定碳量> 95%，硫
(0.08%O
[0011]前述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中喂絲球化處理時加入高鋇孕育劑，該高鋇孕育劑加入量為熔煉和精煉物料重量的0.1至0.5%，球化合金采用無稀土 Mg線，Mg線使用量為20至25米。
[0012]前述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中二次孕育處理時，孕育劑采用中鋇孕育劑，加入量為熔煉和精煉物料液重量的0.4至0.6%。
[0013]前述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中高鋇孕育劑是長效孕育劑Ba-13，該長效孕育劑Ba-13為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為Si=63至68%，Ba= 12至14%，Ca=L 4至2.0%，Al=L O至1.6%，余量為Fe ;所述中鋇孕育劑是硅鋇孕育劑BS-1，該硅鋇孕育劑BS-1為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為Si=65至70%, Ba=4至6%，Ca=0.5至1.0%，Al ( 1.5%，余量為Fe。
[0014]前述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中退火工藝條件為950至960°C溫度下保溫4至5小時。
[0015]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)具有良好的鑄造性能和機加工性能，成本較低，該高鎳奧氏體 球鐵材質(zhì)的制備方法工藝條件設(shè)計合理，容易控制，有益于鑄件生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0016]本發(fā)明汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)，其成分的重量百分比是:碳(C)為 1.70 至 1.90%，硅(Si)為 4.90 至 5.50%，錳(Mn )為 0.50 至 0.80%，磷(P)為小于 0.05%,硫(S)為小于 0.02%，鎂(Mg )為 0.06 至 0.09%，鎳(Ni)為 34.0 至 36.0%，鉻(Cr) % 1.75至2.00%，余量為鐵(Fe)。
[0017]本發(fā)明汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，(I)將碳化硅、生鐵、返材、廢鋼以及純鎳按順序投入熔煉設(shè)備內(nèi)，將熔煉設(shè)備升溫，使物料熔化；(2)待熔煉設(shè)備內(nèi)的物料完全熔化后添加低硫增碳劑、錳鐵、鉻鐵以及硅鐵進行精煉及成分調(diào)整；(3)取適量熔煉物料澆注并制成試樣進行光譜分析；(4)當熔煉物料符合要求后，繼續(xù)將熔煉設(shè)備溫度升至1560至1620°C區(qū)間準備進行球化處理；(5)將熔煉設(shè)備升溫至1560至1620°C的物料倒入球化包進行喂絲球化處理；(6)將球化后物料倒入澆注包并進行二次孕育處理，然后除去氧化渣并進行靜置降溫；(7)待物料液溫降至1450至1500°C時進行澆注，將物料液體澆入鑄型中，然后冷卻50分鐘以上，進行落砂清理；(8)將落砂清理后的鑄件進行熱處理，退火保溫后出爐，待空冷至室溫即為成品。
[0018]本發(fā)明汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其中，該熔煉和精煉物料的重量百分比是:碳化硅為0.5至0.8%、生鐵為6至12%、返材為60至75%、廢鋼為7至13%、純鎳為9至13%、錳鐵0.2至1.0%、鉻鐵0.5至1.5%、硅鐵0.1至2.5%，余量為低硫增碳劑。該熔煉設(shè)備采用感應(yīng)電爐。該添加的低硫增碳劑為石墨電極增碳劑，該石墨電極增碳劑為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為固定碳量> 95%，硫< 0.08%。該喂絲球化處理時加入高鋇孕育劑，該高鋇孕育劑加入量為熔煉和精煉物料重量的0.1至0.5%，球化合金采用無稀土 Mg線，Mg線使用量為20至25米。該二次孕育處理時，孕育劑采用中鋇孕育劑，加入量為熔煉和精煉物料液重量的0.4至0.6%。該高鋇孕育劑是長效孕育劑Ba-13，該長效孕育劑Ba_13為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為 Si=63 至 68%，Ba=12 至 14%, Ca=L 4 至 2.0%，Α1=1.0 至 1.6%，余量為 Fe ;所述中鋇孕育劑是硅鋇孕育劑BS-1，該硅鋇孕育劑BS-1為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為Si=65至70%，Ba=4至6%，Ca=0.5至1.0%，A1 ( 1.5%，余量為Fe。該退火工藝條件為950至960°C溫度下保溫4至5小時。
[0019]實施例1
[0020]本發(fā)明高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備包括以下步驟:
[0021]1、原料配比(重量百分比)為:生鐵=7%,返材=74%,廢鋼=8%,純鎳=9%,碳化娃=0.5%，低硫增碳劑=0.3%、錳鐵=0.2%、鉻鐵=0.9%、硅鐵=0.1%。
[0022]2、熔煉設(shè)備采用感應(yīng)電爐，將上述重量百分比的碳化硅、生鐵、返材、廢鋼、純鎳按順序投入感應(yīng)電爐底部，同時將上述重量百分比的低硫增碳劑、錳鐵、鉻鐵、硅鐵放入儲料斗中待用，將感應(yīng)電爐升溫，使投入的物料開始熔化，待感應(yīng)電爐內(nèi)物料完全熔化后添加低硫增碳劑、猛鐵、絡(luò)鐵、娃鐵，進行精煉及成分調(diào)整。
[0023]3、取適量精煉物料液體澆注制成試樣并進行光譜分析。
[0024]4、當精煉物料液體成分分析符合要求后，將溫度升至1600°C左右準備進行球化處理；
[0025]5、將感應(yīng)電爐內(nèi)物料`液體倒入球化包進行喂絲球化處理，同時加入高鋇孕育劑，該高鋇孕育劑采用`市售的長效孕育劑Ba-13，其規(guī)格為Si=63-68%，Ba=12_14%，Ca=L 4-2.0%，Al=L 0-1.6%，余量為Fe ;該高鋇孕育劑用量為感應(yīng)電爐內(nèi)物料重量的0.3% ；球化合金采用無稀土 Mg線，Mg線使用量為22米。
[0026]6、將球化后物料液體倒入澆注包進行二次孕育處理，孕育劑采用中鋇孕育劑，該中鋇孕育劑采用市售的硅鋇孕育劑BS-1，其規(guī)格為Si=65-70%，Ba=4-6%, Ca=0.5-1.0%,Al ( 1.5%，余量為Fe ;加入量為澆包內(nèi)物料重量的0.55%，除去氧化渣并進行靜置降溫。
[0027]7、待物料液體溫度降至1490°C時進行澆注，將該物料液體澆入鑄型中，待冷卻50分鐘以上后進行落砂清理。
[0028]8、將落砂清理好的鑄件進行熱處理，退火工藝采用950至960°C溫度下保溫4小時，出爐空冷至室溫，得到成品。
[0029]本實施例物料液體澆注制成試樣進行光譜分析結(jié)果是:C=1.89%，Si=4.96%，Mn=0.65%, P=0.012%, S=0.011%, Mg=0.081%, Ni=35.59%, Cr=L 84%, Sb=0.015%,Fe=54.951% ;材質(zhì)的球化率達到90%以上，顯微組織由奧氏體及碳化物組成。
[0030]采用本實施例生產(chǎn)的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)制備的渦輪殼體，其機械性能參數(shù)如表I所示:
[0031]表1:
[0032]
【權(quán)利要求】
1.一種汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)，其特征在于，其成分的重量百分比是:碳(C)為 1.70 至 1.90%，硅(Si)為 4.90 至 5.50%，錳(Mn )為 0.50 至 0.80%，磷(P)為小于0.05%，硫(S)為小于 0.02%，鎂(Mg )為 0.06 至 0.09%，鎳(Ni)為 34.0 至 36.0%，鉻(Cr)為1.75至2.00%，余量為鐵(Fe)。
2.一種如權(quán)利要求1所述汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其特征在于:(I)將碳化硅、生鐵、返材、廢鋼以及純鎳按順序投入熔煉設(shè)備內(nèi)，將熔煉設(shè)備升溫，使物料熔化；(2)待熔煉設(shè)備內(nèi)的物料完全熔化后添加低硫增碳劑、錳鐵、鉻鐵以及硅鐵進行精煉及成分調(diào)整；(3)取適量熔煉物料澆注并制成試樣進行光譜分析；(4)當熔煉物料符合要求后，繼續(xù)將熔煉設(shè)備溫度升至1560至1620°C區(qū)間準備進行球化處理；(5)將熔煉設(shè)備升溫至1560至1620°C的物料倒入球化包進行喂絲球化處理；(6)將球化后物料倒入澆注包并進行二次孕育處理，然后除去氧化渣并進行靜置降溫；(7)待物料液溫降至1450至1500°C時進行澆注，將物料液體澆入鑄型中，然后冷卻50分鐘以上，進行落砂清理；(8)將落砂清理后的鑄件進行熱處理，退火保溫后出爐，待空冷至室溫即為成品。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述熔煉和精煉物料的重量百分比是:碳化硅為0.5至0.8%、生鐵為6至12%、返材為60至75%、廢鋼為7至13%、純鎳為9至13%、錳鐵0.2至1.0%、鉻鐵0.5至1.5%、硅鐵0.1至2.5%，余量為低硫增碳劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法,其特征在于:所述熔煉設(shè)備采用感應(yīng)電爐。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述添加的低硫增碳劑為石墨電極增碳劑，該石墨電極增碳劑為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為固定碳量≥95%，硫< 0.08%ο
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述喂絲球化處理時加入高鋇孕育劑，該高鋇孕育劑加入量為熔煉和精煉物料液重量的0.1至0.5%，球化合金采用無稀土 Mg線，Mg線使用量為20至25米。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法,其特征在于:所述二次孕育處理時，孕育劑采用中鋇孕育劑，加入量為熔煉和精煉物料液重量的0.4 至 0.6%ο
8.根據(jù)權(quán)利要求6、7所述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法,其特征在于:所述高鋇孕育劑是長效孕育劑Ba-13，該長效孕育劑Ba-13為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為Si=63至68%, Ba= 12至14%, Ca=L 4至2.0%, Al=L O至1.6%，余量為Fe ;所述中鋇孕育劑是硅鋇孕育劑BS-1，該硅鋇孕育劑BS-1為市售產(chǎn)品，其規(guī)格為Si=65至70%，Ba=4至6%，Ca=0.5 至 1.0%, Al ^ 1.5%，余量為 Fe。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的汽車渦輪殼體用的高鎳奧氏體球鐵材質(zhì)的制備方法，其特征在于:所述退火工藝條件為950至960°C溫度下保溫4至5小時。
【文檔編號】C21C1/10GK103820704SQ201210466657
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月19日
【發(fā)明者】陳友三, 陳常彬, 許法棟, 安宇 申請人:天津新偉祥工業(yè)有限公司