一種汽車減速器用球墨鑄鐵及其制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種汽車減速器用球墨鑄鐵及其制備工藝，所述汽車減速器用球墨鑄鐵，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：碳：3.2～3.8％、硅1.6?2.8％、錳0.6～1.2％、稀土元素0.01?0.25％、鎂0.08?0.23％、磷≦0.06％、硫≦0.02％，余量為鐵，本發(fā)明的球墨鑄鐵材料的內(nèi)部組織和表面組織分布均勻、致密，材料的力學(xué)性能優(yōu)良，具有良好的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度、表面硬度高、強(qiáng)度高、韌性、拉伸強(qiáng)度以及抗磨性，且制備成本低，材料的利用率高，技術(shù)工藝重現(xiàn)性好，制備工藝簡單，使用壽命長，滿足汽車減速器對材料的使用要求。
【專利說明】
一種汽車減速器用球墨鑄鐵及其制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及鑄鐵冶煉技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種汽車減速器用球墨鑄鐵及 其制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 自進(jìn)入20世紀(jì)以來，汽車已經(jīng)成為人們?nèi)粘Ｉ詈凸ぷ髦胁豢苫蛉钡慕煌üぞ撸?"十二五"規(guī)劃中汽車產(chǎn)業(yè)技術(shù)也成為科技部重點(diǎn)扶持的領(lǐng)域，即由汽車大國向汽車強(qiáng)國邁 進(jìn)，擁有切實(shí)的自主創(chuàng)新能力，可信零部件國際化的突破，實(shí)現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)升級。因此，如何 通過科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新來實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)就成為目前及未來汽車行業(yè)發(fā)展中必須重點(diǎn)解決的核 心問題。
[0003] 汽車減速器是汽車傳動系中減小轉(zhuǎn)速、增大扭矩的主要部件，它通過齒輪轉(zhuǎn)動，把 電機(jī)的動力以合適的扭矩和轉(zhuǎn)速傳遞給行走系，以適應(yīng)汽車在不同路況下對牽引和行駛速 度的要求，它在汽車后橋中起著重要的作用，是汽車驅(qū)動的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量直接關(guān)系著 汽車的行駛安全，由于主從動齒輪承受載荷大，工況差，屬于汽車零部件中易損耗的部件， 在一臺車的整個服役期間，常常要損耗多件主從動齒輪，而尺寸鍛件的質(zhì)量直接決定了傳 動的穩(wěn)定程度及齒輪的使用壽命。因此要求減速器的內(nèi)部組織細(xì)密，力學(xué)性能良好，鍛件的 成型尺寸和幾何形狀更接近與成品鍛件的精度，但是毛坯的下料體積要求必須精確，鍛造 力大，設(shè)備噸位大，內(nèi)部組織的晶粒細(xì)小?，F(xiàn)有技術(shù)中用于汽車減速器的材料還無法達(dá)到這 些要求，減速器的使用壽命短。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種球墨鑄鐵，將應(yīng)用于汽車減速器上，使得 減速器具有優(yōu)良的機(jī)械性能，耐高溫，韌性好，使用壽命長，且材料的利用率高。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：
[0006] -種汽車減速器用球墨鑄鐵，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:碳:3.2~3.8%、 硅1.6-2.8%、錳0.6~1.2%、稀土元素0.01-0.25%、鎂0.08-0.23%、磷蘭0.06%、硫芻 0.02%，余量為鐵。
[0007] 優(yōu)選的，所述汽車減速器用球墨鑄鐵，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:碳:3.5-3.8%、硅1.8-2.5%、錳0.8~1.0%、稀土元素 0.08-0.16%、鎂 0.12-0.21 %、磷芻 0.06%、 硫蘭0.02%，余量為鐵。
[0008] -種汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，包括以下步驟：
[0009] (1)將生鐵、廢鋼加入電爐中，升溫至1420-1450°c進(jìn)行熔煉，升溫至1460-1490°c， 加入錳鐵、鎂鐵、稀土元素和硅鐵，進(jìn)行合金化處理，然后調(diào)節(jié)各成分的比例，扒渣除去表面 浮渣；
[0010] (2)采用蓋包法對步驟（1)的鐵液進(jìn)行球化處理，加入球化劑時同時加入孕育劑， 進(jìn)行第一次孕育處理，靜置3_5min;球化后，進(jìn)行第二次孕育處理，加入0.2-0.3%的孕育 劑，調(diào)整鐵液成分，然后扒渣除去表面浮渣，靜置3-5min，然后在1320-1360°C下澆注成型， 澆注時進(jìn)行第三系孕育處理，使孕育劑隨鐵水流入澆包，冷卻后，得到預(yù)制品；
[0011] (3)將預(yù)制品進(jìn)行連續(xù)等溫淬火、低溫回火處理，得到成型鑄鐵，淬火介質(zhì)為飽和 的硝酸鹽水溶液；
[0012] (4)取出鑄鐵，對其進(jìn)行晶相分析，若試塊金相中珠光體含量為25-50%，對鑄鐵進(jìn) 行清理，噴漆，打包入庫，得到汽車減速器用球墨鑄鐵。
[0013] 優(yōu)選的，所述球化劑為稀土硅鐵鎂合金，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：Mg 5.2-6.8%、RE 1.6-2.0%、Si 25-30%、Μη 1·8-3·6%、Α1 0.3-0.6%、其余為鐵，其加入量 為原鐵液質(zhì)量的1.2-1.8%。
[0014]優(yōu)選的，所述第一次孕育和第二次孕育時所用的孕育劑相同，都為碳化硅、碳化鎢 的中的一種，其粒徑為100-300納米，第三次孕育時所用的孕育劑為硅、鈣、鋁、鋇和鐵的混 合物，孕育劑的粒徑為30-50納米。
[0015]優(yōu)選的，所述汽車減速器用球墨鑄鐵中球墨的直徑為30-50微米，球墨的密度多 300個/mm2。
[0016] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明首先通過控制鐵液中Si的含量，獲得鐵素體并控制鐵 素體的含量，使鑄件在高溫不會引起體積膨脹而使鑄件破壞，且在高溫下促進(jìn)鑄鐵形成致 密的二氧化硅氧化膜層，有效阻止氧離子向鑄件內(nèi)部的滲透侵入，防止進(jìn)一步氧化，使鑄件 抗氧化生長性能大大提高;孕育劑通過多次加入既由脫硫脫氧的作用，又可改善斷面的球 化狀態(tài)，還可以增加球墨的數(shù)量，細(xì)化球墨的尺寸，形成穩(wěn)定的晶相，提高材料的抗氧化性 以及使用壽命;通過連續(xù)等溫淬火獲得內(nèi)部基體組織為上貝氏體的球墨鑄鐵，加深了淬火 深度，獲得表面基體組織為馬氏體的球墨鑄鐵，增加鑄件的表面硬度高、強(qiáng)度高、韌性以及 抗磨性。本發(fā)明的球墨鑄鐵材料的內(nèi)部組織和表面組織分布均勻、致密，材料的力學(xué)性能優(yōu) 良，具有良好的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度、表面硬度高、強(qiáng)度高、韌性、拉伸強(qiáng)度以及抗磨性，且制 備成本低，材料的利用率高，技術(shù)工藝重現(xiàn)性好，制備工藝簡單，使用壽命長，滿足汽車減速 器對材料的使用要求。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例， 對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部 分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出 創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0018] 實(shí)施例1:
[0019] -種汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，包括以下步驟：
[0020] (1)將生鐵、廢鋼加入電爐中，升溫至1420-1430°c進(jìn)行熔煉，升溫至1460-1470°c， 加入錳鐵、鎂鐵、稀土元素和硅鐵，進(jìn)行合金化處理，然后調(diào)節(jié)各成分的比例，扒渣除去表面 浮渣；
[0021] (2)采用蓋包法對步驟(1)的鐵液進(jìn)行球化處理，加入原鐵液質(zhì)量的1.2%球化劑， 同時加入孕育劑，進(jìn)行第一次孕育處理，靜置3-5min;球化后，進(jìn)行第二次孕育處理，加入 0.2-0.3 %的孕育劑，調(diào)整鐵液成分為碳3.2 %、硅1.8 %、錳0.6 %、稀土元素0.08 %、鎂 Ο · 23 %、磷蘭Ο · 06 %、硫蘭Ο · 02 %，然后扒渣除去表面浮渣，靜置3-5min，然后在1320-1330 °C下澆注成型，澆注時進(jìn)行第三系孕育處理，使孕育劑隨鐵水流入澆包，冷卻后，得到預(yù)制 品；
[0022] (3)將預(yù)制品進(jìn)行連續(xù)等溫淬火、低溫回火處理，得到成型鑄鐵，淬火介質(zhì)為飽和 的硝酸鹽水溶液；
[0023] (4)取出鑄鐵，對其進(jìn)行晶相分析，若試塊金相中珠光體含量為25-50%，對鑄鐵進(jìn) 行清理，噴漆，打包入庫，得到汽車減速器用球墨鑄鐵。
[0024] 實(shí)施例2:
[0025] -種汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，包括以下步驟：
[0026] (1)將生鐵、廢鋼加入電爐中，升溫至1420-1430°C進(jìn)行熔煉，升溫至1460-1470°C， 加入錳鐵、鎂鐵、稀土元素和硅鐵，進(jìn)行合金化處理，然后調(diào)節(jié)各成分的比例，扒渣除去表面 浮渣；
[0027] (2)采用蓋包法對步驟（1)的鐵液進(jìn)行球化處理，，加入原鐵液質(zhì)量的1.6%球化 劑，同時加入孕育劑，進(jìn)行第一次孕育處理，靜置3_5min;球化后，進(jìn)行第二次孕育處理，加 入0.2-0.3%的孕育劑，調(diào)整鐵液成分為碳3.5%、硅1.6%、錳1.2%、稀土元素0.25%、鎂 0 · 21 %、磷蘭0 · 06 %、硫蘭0 · 02 %，然后扒渣除去表面浮渣，靜置3-5min，然后在1330-1340 °C下澆注成型，澆注時進(jìn)行第三系孕育處理，使孕育劑隨鐵水流入澆包，冷卻后，得到預(yù)制 品；
[0028] (3)將預(yù)制品進(jìn)行連續(xù)等溫淬火、低溫回火處理，得到成型鑄鐵，淬火介質(zhì)為飽和 的硝酸鹽水溶液；
[0029] (4)取出鑄鐵，對其進(jìn)行晶相分析，若試塊金相中珠光體含量為25-50%，對鑄鐵進(jìn) 行清理，噴漆，打包入庫，得到汽車減速器用球墨鑄鐵。
[0030] 實(shí)施例3:
[0031] -種汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，包括以下步驟：
[0032] (1)將生鐵、廢鋼加入電爐中，升溫至1430-1440°C進(jìn)行熔煉，升溫至1470-1480°C， 加入錳鐵、鎂鐵、稀土元素和硅鐵，進(jìn)行合金化處理，然后調(diào)節(jié)各成分的比例為碳3.5-3.8%、硅1.8-2.5%、錳0.8~1.0%、稀土元素 0.08-0.16%、鎂 0.12-0.21 %、磷芻 0.06%、 硫5 0.02%，余量為鐵，扒渣除去表面浮渣；
[0033] (2)采用蓋包法對步驟（1)的鐵液進(jìn)行球化處理，，加入原鐵液質(zhì)量的1.5%球化 劑，同時加入孕育劑，進(jìn)行第一次孕育處理，靜置3_5min;球化后，進(jìn)行第二次孕育處理，加 入0.2-0.3%的孕育劑，調(diào)整鐵液成分為碳3.5%、硅2.5%、錳1.0%、稀土元素0.16%、鎂 0 · 12 %、磷蘭0 · 06 %、硫蘭0 · 02 %，然后扒渣除去表面浮渣，靜置3-5min，然后在1340-1350 °C下澆注成型，澆注時進(jìn)行第三系孕育處理，使孕育劑隨鐵水流入澆包，冷卻后，得到預(yù)制 品；
[0034] (3)將預(yù)制品進(jìn)行連續(xù)等溫淬火、低溫回火處理，得到成型鑄鐵，淬火介質(zhì)為飽和 的硝酸鹽水溶液；
[0035] (4)取出鑄鐵，對其進(jìn)行晶相分析，若試塊金相中珠光體含量為25-50%，對鑄鐵進(jìn) 行清理，噴漆，打包入庫，得到汽車減速器用球墨鑄鐵。
[0036] 實(shí)施例4:
[0037] -種汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，包括以下步驟：
[0038] (1)將生鐵、廢鋼加入電爐中，升溫至1440-1450°C進(jìn)行熔煉，升溫至1480-1490°C， 加入錳鐵、鎂鐵、稀土元素和硅鐵，進(jìn)行合金化處理，然后調(diào)節(jié)各成分的比例，扒渣除去表面 浮渣；
[0039] (2)采用蓋包法對步驟（1)的鐵液進(jìn)行球化處理，，加入原鐵液質(zhì)量的1.8%球化 劑，同時加入孕育劑，進(jìn)行第一次孕育處理，靜置3_5min;球化后，進(jìn)行第二次孕育處理，加 入0.2-0.3%的孕育劑，調(diào)整鐵液成分為碳3.8%、硅2.8%、錳0.8%、稀土元素0.01 %、鎂 0 · 08 %、磷蘭0 · 06 %、硫蘭0 · 02 %，然后扒渣除去表面浮渣，靜置3-5min，然后在1350-1360 °C下澆注成型，澆注時進(jìn)行第三系孕育處理，使孕育劑隨鐵水流入澆包，冷卻后，得到預(yù)制 品；
[0040] (3)將預(yù)制品進(jìn)行連續(xù)等溫淬火、低溫回火處理，得到成型鑄鐵，淬火介質(zhì)為飽和 的硝酸鹽水溶液；
[0041] (4)取出鑄鐵，對其進(jìn)行晶相分析，若試塊金相中珠光體含量為25-50%，對鑄鐵進(jìn) 行清理，噴漆，打包入庫，得到汽車減速器用球墨鑄鐵。
[0042] 表1:各實(shí)施例中球墨鑄鐵的性能參數(shù)
[0043]
[0044] 綜上，本發(fā)明實(shí)施例具有如下有益效果:本發(fā)明的球墨鑄鐵材料的內(nèi)部組織和表 面組織分布均勻、致密，材料的力學(xué)性能優(yōu)良，具有良好的旋轉(zhuǎn)彎曲疲勞強(qiáng)度、表面硬度高、 強(qiáng)度高、韌性、拉伸強(qiáng)度以及抗磨性，且制備成本低，材料的利用率高，技術(shù)工藝重現(xiàn)性好， 制備工藝簡單，使用壽命長，滿足汽車減速器對材料的使用要求。
[0045]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實(shí) 體或者操作與另一個實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存 在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語"包括"、"包含"或者其任何其他變體意在涵蓋 非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要 素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備 所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句"包括一個……"限定的要素，并不排除在 包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0046]以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例 對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述各實(shí)施 例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換;而這些修改或者 替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種汽車減速器用球墨鑄鐵，其特征在于，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:碳3.2 ~3.8%、硅1.6-2.8%、錳0.6~1.2%、稀土元素 O .01-0.25%、鎂O .08-0.23%、磷芻 0.06%、硫蘭0.02%，余量為鐵。2. 如權(quán)利要求1所述的汽車減速器用球墨鑄鐵，其特征在于，所述汽車減速器用球墨鑄 鐵，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為:碳:3.5-3.8 %、硅1.8-2.5 %、錳0.8~1.0 %、稀土元 素0 · 08-0 · 16%、鎂0 · 12-0 · 21 %、磷蘭 0 · 06%、硫蘭 0 · 02%，余量為鐵。3. 如權(quán)利要求1或2所述的汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，其特征在于，包括以下 步驟： (1) 將生鐵、廢鋼加入電爐中，升溫至1420-1450°C進(jìn)行熔煉，升溫至1460-1490°C，加入 錳鐵、鎂鐵、稀土元素和硅鐵，進(jìn)行合金化處理，然后調(diào)節(jié)各成分的比例，扒渣除去表面浮 渣； (2) 采用蓋包法對步驟（1)的鐵液進(jìn)行球化處理，加入球化劑時同時加入孕育劑，進(jìn)行 第一次孕育處理，靜置3_5min;球化后，進(jìn)行第二次孕育處理，加入0.2-0.3 %的孕育劑，調(diào) 整鐵液成分，然后扒渣除去表面浮渣，靜置3-5min，然后在1320-1360°C下澆注成型，澆注時 進(jìn)行第三系孕育處理，使孕育劑隨鐵水流入澆包，冷卻后，得到預(yù)制品； (3) 將預(yù)制品進(jìn)行連續(xù)等溫淬火、低溫回火處理，得到成型鑄鐵，淬火介質(zhì)為飽和的硝 酸鹽水溶液； (4) 取出鑄鐵，對其進(jìn)行晶相分析，若試塊金相中珠光體含量為25-50%，對鑄鐵進(jìn)行清 理，噴漆，打包入庫，得到汽車減速器用球墨鑄鐵。4. 如權(quán)利要求3所述的汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，其特征在于，所述球化劑為 稀土硅鐵鎂合金，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百*KS:Mg5.2-6.8%、RE1.6-2.0%、Si25-30%、Mn 1.8-3.6%、A1 0.3-0.6%、其余為鐵，其加入量為原鐵液質(zhì)量的1.2-1.8%。5. 如權(quán)利要求4所述的汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，其特征在于，所述第一次孕 育和第二次孕育時所用的孕育劑相同，都為碳化硅、碳化鎢的中的一種，其粒徑為100-300 納米，第三次孕育時所用的孕育劑為硅、鈣、鋁、鋇和鐵的混合物，孕育劑的粒徑為30-50納 米。6. 如權(quán)利要求5所述的汽車減速器用球墨鑄鐵的制備工藝，其特征在于，所述汽車減速 器用球墨鑄鐵中球墨的直徑為30-50微米，球墨的密度多300個/mm 2。
【文檔編號】C22C37/04GK105950955SQ201610397816
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】張福新
【申請人】含山縣興達(dá)球墨鑄鐵廠