专利名称:具高精度几何形状尺寸及改良机械特性的球铁零件的制法的制作方法
技术领域:
本发明涉及球墨铸铁铸件的制造方法,还涉及通过实施该方法所得到的铸铁。
这里所用到的措辞“在几何形状及尺寸上具有高精度的、且具备改良机械性能”是指球墨铸铁零件的表面状态、几何形状和尺寸精度、及其优于那些传统铸造方法所制得的产品的机械特性。
法国专利No.2839727公开了一种制造球墨铸铁零件的特殊方法,这种方法结合了并依次使用铸造、锻造以及热处理这几种技术。该专利中所描述的这种方法使所获得的球墨铸铁零件具有非常好的机械特性(拉伸强度Rm>1000兆帕(MPa);弹性极限与拉伸强度的比值Rp0.2/Rm>0.68;断裂延伸率A%在4%到14%的范围内),且尺寸精度与几何精度接近传统的锻造方法,即优于传统的铸造方法所获得的精度。
然而,在上述专利的方法中,所有的制造步骤是在铸造所产生的热量中进行的;这需要进行一些为了保持某些制造阶段之间温度的中间操作,因为不是所有的步骤都具有相同的持续时间。这尤其适用于铸造操作以及锻造操作,也适用于锻造和贝氏体分级淬火(bainiticstaged quenching)的热处理。因而实施该方法需要一种专门的且昂贵的生产线,即这种方法很适于大批量生产,例如在汽车制造中,但却不适合于中小型的生产。
此外,许多机械零件不需要像专利FR2839727所得到的贝氏体或奥氏体-铁素体结构这么高级别的机械特性,这种结构也很难加工。
在将这种方法应用到某种需高塑性变形比以进行冲压处理的零件上时,已发现这种零件在进行修边(trimming)时容易受到损坏,这是因为有时石墨球会产生大量变形,然后在零件靠近毛边(seam of flash)以及毛边本身的区域上聚集成列,当切削工具穿过时,那些位置上的金属容易发生撕裂。
另外,对于某些形状的零件,疲劳应力较脆弱的点位于分界面上的毛边(flash)上,分界面通常位于零件的中间部分。
当实施专利FR2839727中的方法时,很难控制在敞口模具中进行冲压时必然产生的毛刺(flash),因此很难控制铸铁在那些位置上的变形率以及石墨球的变形率。
此外,制造商也越来越寻求较低的半成品(rough part)价格,同时他们还需要半成品具有越来越高的精度,即其所需的加工越少越好。
根据这些条件,为了要比传统的钢部件锻造方法在经济上更具竞争力,特别是在汽车类型的大批量生产零件中,同时也在小批量加工的零件中,上述的专利方法需要进行改进。
本发明的目的是通过提出一种具备下述特征的球墨铸铁零部件加工方法,来满足上述目的以及克服所述缺陷·与传统锻造方法以及与较早的专利FR2939727相比,本方法具有改进的产出率;·相对于专利FR2839727的方法所获得的部件来说具有改进的疲劳极限;·机械特性优于传统铸造方法所得到的机械特性;以及·尺寸精度和几何精度优于传统的铸造和锻造方法,且优于专利FR2839727保护主题的方法。
通过这种方式得到的球墨铸铁零件具有足够的尺寸和几何精度,在某些情况下,可以省掉基准面的预加工步骤。
为此,本发明提出了一种制造在几何形状及尺寸上具有高精度的、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法,该方法包括下列步骤a)制备一种液体状态的混合物,其具有下列按重量计算的组分3%至4%的C;1.7%至3%的Si;0.1%至0.7%的Mn;0至4%的Ni;0至1.5%的Cu;0至0.5%的Mo;带有与零件厚度相适应的残留Mg成分,介于0.025%到0.080%范围内;其余的为铁以及制备过程中所带的杂质;这些杂质特别可以是含量小于0.015%的S和含量小于0.10%的P;b)将这些液体状态的混合物在温度为1350℃到1550℃范围内时浇铸到一个模具中以得到一个所需的零件坯件,该坯件的形状接近零件的形状;
c)在温度为Ts时将所述坯件从模具中脱出,该温度Ts位于固相点与AR3之间,其中固相点与AR3代表所述组合物的奥氏体范围的极限温度;d)在温度为Tf时通过热塑性变形对坯件进行成型,该温度Tf位于1050℃到AR3之间,直接在铸造的热量中或者将温度保持Tm=Tf+20℃到50℃达到10分钟到60分钟长的时间,从而可获得具有其最终形状和尺寸的零件;e)将所述零件直接在一个温度Tb下所形成的热量中进行淬火,该温度在260℃到420℃之间且处在贝氏体范围内,将该零件保持Tb温度一段时间tb,时间tb在60分钟到180分钟的范围内;以及f)冷却所述零件至环境温度;该方法的特征在于通过模制得到的坯件的体积基本等于零件的体积,且通过热塑变形进行成型的操作是一个在闭合容器或模具内的校准操作,该操作可以使得到的已校准的铸造零件不带有横向毛刺。
实施本发明方法的这种方法可以得到基本为贝氏体结构的球墨铸铁,从而使零件具有非常好的机械特性,但疲劳极限却大于利用专利FR2839727的方法所得到的疲劳极限。
这里用到的措辞“基本贝氏体的”是指由至少50%贝氏体构成的结构。
在本发明方法的另一实施方式中,在通过热塑性变形而获得不带横向毛刺的校准模制零件的校准操作之后,所述已校准模制零件可以通过空气冷却方式、控制方式或者淬火来冷却到环境温度,以使零件具有所需的机械特性;这取代了贝氏体淬火。本发明的这种实施方式使得可以得到一种由不同比例的铁素体和/或珠光体构成的球墨铸铁结构;这种结构是基本为铁素体的或者基本为珠光体的,或者铁素体-珠光体。
这里以及下文所使用的措辞“基本铁素体”以及“基本珠光体”分别是指由至少50%铁素体或者至少50%珠光体构成的结构。
零件所获得的机械特性,特别是疲劳极限,尽管其并不比采用专利FR2839727方法的结果好,但是比只通过铸造的球墨铸铁好,这归因于校准操作所获得的压实及加工硬化效果。
在本发明方法的所述前两个实施方式中,在将坯件脱模操作c)和热塑性变形操作d)之间,或者在坯件脱模c)和附加的将坯件保持在温度Tm上的操作之间,加入一个通过切割或者一些其它方法从坯件上分离铸件头部(冒口、斜槽)的中间步骤,以得到一个体积基本等于所需校准铸件体积的单独坯件。
该中间步骤试图从铸造坯件上除去所有浇冒口,同样,如果必要的话,还可以改进其形状和体积,以为下一步校准操作作准备。该步骤还可以包括清洁所述坯件的步骤,例如,利用刷光或其它方法,以在进行校准操作之前除去铸造步骤中所产生的任何氧化物或残渣。
在本发明方法的另一实施例中,在铸造坯件的步骤之后,且在容器或模具中通过热塑性变形的校准步骤之前,将所述坯件冷却到温度低于AR3之后从模具中脱出,然后再加热所述坯件并将其温度保持在AC3到1050℃范围内,并持续10分钟到90分钟的一段时间,以保证在所述坯件内具有高度均匀的温度及化学组分。
在本发明的该实施例方法中,包括除去冒口、打磨以及可能的清理毛刺及喷丸处理在内的铸造坯件精加工过程变得更容易,因为其是在环境温度下进行的;由于模制和校准操作分开进行,简化了该方法的实施。
在本发明方法的该实施例中,精加工步骤还可以包括磨削和/或切削操作,以获得一个基本等于零件体积的坯件体积,和/或一个被设计用来微调所述坯件形状的坯件体积。
在本发明方法的各实施例中,在校准操作过程中的塑性变形率被有意地进行了限制,以避免产生石墨球的过渡平整,其中过渡平整石墨球沿着金属的流动方向定向。
利用一个体积大致等于所要获得的零件体积的坯件,并利用闭合模具来清除横向毛刺,可以消除由于石墨球受到较大的变形而产生的疲劳应力较弱的区域。
此外,不再需要切掉毛刺的步骤,并且消除了在这些区域上有可能发生的撕裂。
在本发明方法的各实施例中,零件的铸造坯件的具体形状是由零件的最终形状来确定的,以保证该坯件的所有部分在校准操作过程中的变形率范围为1%到最大20%,并且可以引导金属在该操作过程中沿一个方向流动,这对其机械特性有利,特别是零件工作过程中的疲劳应力。
根据本发明方法各实施方式的其它特征·在闭合容器或模具中的校准操作,是通过在至少两个工具间冲压或者击打该坯件、或者通过利用在模具或者刀具内侧滑动的可动部分和/或冲头来实施的,特别是可以得到该坯件的多轴塑性变形;·铸造坯件的体积等于校准铸件的体积,最大公差在0到+6%范围内;·坯件上对应于允许公差范围内的多余体积,在校准操作中,被引导到多余金属的凹部内,所述凹部要么处于所要加工的部分上的一个或多个盲孔或通孔中,要么处于用于此目的的一个或多个空腔内,所述空腔位于不会影响校准铸件的几何精度的区域的部件上。
·用于浇铸坯件的模具优选为一永久模具,该永久模具由至少两个涂覆有脱模剂的金属半部分构成,但也可以是非永久性的、由沙子或者其它材料制成的模具。
在本发明方法的实施例中,包括以空冷方式、可控方式或者淬火方式来对校准铸件进行冷却,冷却是在自由空气、鼓动的空气或者一个密闭的介质中或者大气中进行的,这取决于环境。
这里使用的措辞“在控制方式下冷却”是指冷却是在一个设定的及控制的速度下进行的,从而可以使零件得到一个预先设定的、所需要的结构。当以自由方式、可控方式,或者通过淬火不能直接得到预定的及所需的结构时,还可以在校准铸件的步骤之后加上一个退火热处理步骤,以调整所述校准铸件的组织和/或机械特性。
本发明还提供了使用本发明方法进行制备及成型的球墨铸铁,其结构要么是基本贝氏体的,或者是基本珠光体的,或者基本铁素体的,要么由各种比例的铁素体和珠光体构成的。
优选地,在校准操作期间,铸铁受到一限制性和包含性的比率的塑性变形,从而可限制石墨球的平整性。优选地,该坯件在校准操作过程中所有部分的变形率在1%到最大20%的范围内,从而可以使在校准操作过程中的金属流可引导至一个有利于其机械特性特别是该零件的工作疲劳应力的方向,通过这种方式来限制石墨球的变形。
本发明还提供了一种利用本发明方法的任意实施例来进行制备和成型的由球墨铸铁构成的铸铁零件。
本发明特别适用于,但不限于,制造汽车发动机的机械零件,例如连杆或者发动机上的其它可动部件。
这种通过模制以及热塑变形校准的球墨铸铁部件重量比锻钢轻,机械特性类似于甚至优于锻钢,其提供的表面状态和尺寸及几何精度均优于传统大批量锻造或铸造方法。
本发明比钢节省重量,特别适于但不限制于那些需要高疲劳极限的零件或部件。
本发明的另一个主要优点是,可以得到通过传统冲压方法制造的钢部件所不能获得的形状的球墨铸铁部件,例如,一个具有多个中空形状的零件,该中空形状垂直于接合面定位,从而相对于锻打(striking)或者冲压方向进行根切。这种形状很容易通过模型铸造来获得,零件的铸造坯件就已经具有这种形状了,因而其需要较小的塑性变形率就能使零件获得其最终形状;这种小的塑性变形率与其中装有型芯或工具的容器或闭合模具内进行的热校准操作相适应,正如本发明的各种通过非限制性举例的方式,下文的说明是关于加工一个发动机上的连杆的,该连杆的腹板,即连接着该连杆的大端和小端的中央部分,其具有一个H形的轮廓,其中凹陷部分沿着分界面的方向延伸,即适于冲压的方向延伸。为了使其具有更长的使用寿命,这个轮廓应该垂直于零部件的当前轮廓,此轮廓不能在一个钢部件上通过传统的冲压工艺来进行处理。本发明的方法可以制造一个带有一定轮廓的腹板的发动机连杆,其腹板的轮廓垂直于现在的轮廓,即,在腹板部分的中空形状垂直于接合面,本发明的方法可以使该零件在工作机械应力下具有更长的使用寿命。
本发明的其它特征及优点将通过阅读下文关于一个非限制性实施例的说明而变得更清楚。
对一个770克(g)重的由传统锻钢制造但由本发明方法进行加工的汽车连杆进行测试。在该零件中,最长尺寸是180毫米(mm),最厚尺寸是25毫米(mm)。
根据本发明,从用于校准铸造连杆的所需最终形状开始,我们通过设定铸造连杆的坯件形状来确定该最终形状,该坯件形状适于保证所述坯件的所有部分在校准操作过程中的变形率范围为1%到最大20%,且坯件体积基本等于所需的校准铸造连杆的体积,从而可以得到一个不带横向毛刺的校准铸造连杆。为了进行变形计算,选择坯件的体积比该校准铸件的体积大2%。
通过利用数字软件来仿真锻造过程对塑性变形进行研究,我们可以确定连杆坯件的几何形状及尺寸。根据这个坯件形状,可以确定闭合模具式的校准工具的形状尺寸,还能确定由两个金属半模构成的铸造工具的形状,还可以考虑到该连杆坯件和校准铸造连杆冷却时所产生的收缩,以及铸造工具和校准工具所产生的膨胀。
该校准工具包括两个闭合的模具和一个可在模具之一内滑动的元件,从而可在大端制出孔;无论下一步加工操作发生在什么位置,在该孔周长上的不同位置处都设有有容纳多余金属的凹部,并且在小端上也有一个空腔,从而也可以在小端上进行下一步加工操作。
根据本发明,铸铁的最终组分为3.7%C;2.62%Si;0.19%Mn;0.3%Ni;0.4%Cu;0.15%Mo;余下的镁含量在0.028%到0.042%范围内;该铸铁在一个电感应炉中准备好,用铁-硅-镁进行处理,然后在温度为1380℃到1450℃范围内时浇铸到一个温度被调节为270℃的涂覆有保护脱模剂金属铸模中。
该金属铸模具有容纳连杆坯件的四个空腔,从而在每个铸造循环过程中可以铸造出四个球墨铸铁的连杆坯件。根据本发明,该铸造连杆坯件在一定温度下从模具中脱出,该温度在整个测试过程中保持在980℃到950℃范围内。
就在从模具中脱出之后,将每组由四个连杆坯件组成的铸件串放置在一个安装在冲床上的切削刀具下,从而分离掉冒口和浇铸口。
然后马上将每个连杆坯件放到一个温度设定为950℃的氮保护气氛的炉子中,从而保证在进行校准之前连杆坯件的各部分上温度均匀一致。
各坯件被保持在炉子中持续15分钟到30分钟的时间。
随后,在冲床上用前面准备好的校准工具在930℃的温度下通过塑性变形来进行校准。
在校准操作之后,在三批不同的已校准铸造连杆上进行三种冷却过程·对于第一批连杆,这批中的已校准铸造连杆在自由空气中进行冷却;·对于第二批连杆,这批中的已校准铸造连杆在完成校准操作之后,立即放入一个贯通隧道式炉中,该炉的冷却速度被控制在从900℃到500℃范围内每分钟20℃,随后可在自由空气中进行冷却;以及·对于第三批连杆,这批中的已校准铸造连杆在完成校准操作之后,立即放入一个温度设定为360℃的锆砂流化床中,该流化床的体积足够大以保证每次在其中浸入一个零件时,流化床的温度变化小于5℃。根据本发明,每个连杆都受到360℃的贝氏体淬火,并在流化床内保持这个温度110分钟,随后从流化床中取出各连杆,使其在空气中冷却至环境温度。
根据本发明,对通过上述方式制造的连杆进行各种测量,以确定其产出率、几何及尺寸精度以及其机械特性。因此,为了确定尺寸和几何精度,对尺寸、粗糙度和重量分布进行测量。对于机械特性,进行下述测量拉伸强度(Rm该零件受到拉伸时的断裂极限);弹性极限(Rp0.2),断裂延伸率(A%),和三百万次拉伸压缩的疲劳极限(LF)。
关于产出率,即总共用的金属量以及由所生产零件代表的金属量(1000公斤(kg))的比值,测量结果概括在下表1中,对采用其它方法来制造相同的连杆所得到的数值进行比较。
表1
这表示本发明方法可以减少制造零件的金属用量。与在先专利FR2839727以及传统的锻造钢部件的方法相比,这提高了产出率。
类似的,关于几何和尺寸精度,对根据本发明制造的连杆进行测量,并在下表2中与用其它方法制造相同零件所得的数值进行了比较。
表2
这个表显示,实际得到的几何及尺寸精度优于传统铸造方法和锻造方法、以及法国专利FR2837727的主题方法所得到的精度。
此外,在下表3中给出了在360℃分级淬火110分钟所得到的基本为贝氏体结构的校准连杆机械特性的测量值,并与用其它方法制造相同连杆所得到的数值进行比较。
表3
这些结果显示,与传统铸造和锻造方法以及专利FR2839727的方法相比,改善了机械特性。特别地,在这种情况下,通过3百万次拉伸压缩循环所确定的疲劳极限,与在先专利FR2839727相比得到了显著的提高。
在下表4中概括了对基本珠光体或基本铁素体结构的两批连杆所进行的测量,并与同样使用球墨铸铁以及相同的冷却条件、但是只在一个金属铸模进行铸造而未通过塑性变形进行校准的连杆的数值进行比较。
表4
这里进行比较的零件是本发明方法所得到的和那些只通过金属模铸过程制造的具有相同金相组织的零件,即大部分为珠光体的或铁素体的零件,因为它们都是在相同的控制速率下进行冷却的。
上表显示,当使用相同的金相组织时,即在铸铁中有相同量的珠光体和/或铁素体时,本发明方法确实可以得到比传统铸造方法更好的机械特性。
权利要求
1.一种制造在几何形状及尺寸上具有高精度、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法,该方法包括下列步骤a)制备一种液体状态的混合物,其具有下列按重量计算的组分3%至4%的C;1.7%至3%的Si;0.1%至0.7%的Mn;0至4%的Ni;0至1.5%的Cu;0至0.5%的Mo;带有残留含量与零件厚度相适应的Mg该残留含量在0.025%到0.080%范围内;其余的为铁以及制备过程中所带的杂质;所述杂质特别可以是含量小于0.015%的S和含量小于0.10%的P;b)将这些液体状态的混合物在温度为1350℃到1550℃范围内时浇铸到一个模具中以得到一个所需的零件坯件,该坯件的形状接近于零件的形状;c)在温度为Ts时将所述坯件从模具中脱出,该温度Ts位于固相点与AR3之间,其中固相点与AR3代表所述组合物的奥氏体范围的极限温度;d)在温度为Tf时通过塑性变形来进行成型,该温度Tf位于1050℃到AR3之间,所述成形直接在铸造的热量中、或者将温度保持Tm=Tf+20℃到50℃一段10分钟到60分钟长的时间之后进行,从而可获得具有其最终形状和尺寸的零件;e)将所述零件直接在温度Tb下所形成的热量中进行淬火,该温度在260℃到420℃之间且处在贝氏体范围内,将该零件保持Tb温度一段时间tb,时间tb在60分钟到180分钟的范围内;以及f)冷却所述零件至环境温度;该方法的特征在于,通过模制得到的坯件的体积基本等于零件的体积,且通过热塑变形进行成型的操作是一个在闭合容器或模具内进行的校准操作,该操作可以使得到的已校准的铸造零件不带有横向毛刺。
2.一种制造具有在几何形状及尺寸上具有高精度、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法,该方法的特征在于,其包括下列步骤a)制备一种液体状态的混合物,其具有下列按重量计算的组分3%至4%的C;1.7%至3%的Si;0.1%至0.7%的Mn;0至4%的Ni;0至1.5%的Cu;0至0.5%的Mo;带有残留含量与零件厚度相适应的Mg,该残留含量在0.025%到0.080%范围内;其余的为铁以及制备过程中所带的杂质;所述杂质特别可以是含量小于0.015%的S和含量小于0.10%的P;b)将这些液体状态的混合物在温度为1350℃到1550℃范围内时浇铸到一个模具中以得到一个所需的零件坯件,该坯件的形状接近零件的形状,且体积极本等于该零件的体积;c)在温度为Ts时将所述坯件从模具中脱出,该温度Ts位于固相点与AR3之间,其中固相点与AR3代表所述组合物的奥氏体范围的极限温度;d)在温度为Tf时通过热塑性变形在容器或模具中校准所述零件坯件,该温度Tf位于1050℃到AR3之间,所述热塑性变形直接在铸造的热量中、或者将温度保持Tm=Tf+20℃到50℃一段10分钟到60分钟长的时间之后进行,从而可获得具有最终形状和尺寸的零件;以及e)以自由方式、控制方式或者通过淬火来冷却所述已校准的铸件至环境温度,比如从而使该零件具有所需的机械特性。
3.一种制造在几何形状及尺寸上具有高精度、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法,该方法的特征在于,其包括下列步骤a)制备一种液体状态的混合物,其具有下列按重量计算的组分3%至4%的C;1.7%至3%的Si;0.1%至0.7%的Mn;0至4%的Ni;0至1.5%的Cu;0至0.5%的Mo;带有残留含量与零件厚度相适应的Mg,该残留含量在0.025%到0.080%范围内;其余的为铁以及制备过程中所带的杂质;所述杂质特别可以是含量小于0.015%的S和含量小于0.10%的P;b)将这些液体状态的混合物在温度为1350℃到1550℃范围内时浇铸到一个模具中以得到一个所需的零件坯件,该坯件的形状接近零件的形状,且体积极本等于该零件的体积;c)在温度冷却到低于AR3之后将所述零件坯件从模具中脱出,最终冷却到环境温度;d)加热并将该零件坯件的温度保持在AC3到1050℃范围内,并持续一段10分钟到90分钟的时间,以保证在坯件内具有高度均匀的温度及化学组分;e)在温度在1050℃到AR3之间时通过热塑性变形在闭合容器或模具中校准所述零件坯件,以得到一个不带横向毛刺的已校准铸件;以及f)以自由方式、或者以某种控制方式或者通过淬火来冷却所述已校准的铸件至环境温度,采用何种方式取决于零件所需具备的机械特性。
4.根据权利要求1至3任何一项所述的方法,其特征在于,该零件的铸造坯件的特定形状是由零件的最终形状来确定的,以保证该坯件的所有部分在校准操作过程中的变形率范围为1%到最大20%,并且可以引导金属在该操作过程中,沿有利于机械特性、尤其是零件工作过程中的疲劳应力特性的方向流动。
5.根据权利要求1至3任何一项所述的方法,其特征在于,在闭合容器或模具中的校准操作,是通过在至少两个工具间冲压或者锻打该坯件、或者通过利用在模具或者刀具内侧滑动的可动部分和/或冲头来实施的,特别是可以得到该坯件的多轴塑性变形。
6.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在将坯件脱模操作c)和热塑性变形操作d)之间,或者在坯件脱模c)和附加的将坯件保持在温度Tm上的操作之间,加入一个通过切割或者一些其它方法从坯件上分离铸件头部(冒口、斜槽)的中间步骤,以得到一个体积基本等于将要获得的校准后铸件体积的单独坯件。
7.根据权利要求1至3任何一项所述的方法,其特征在于,铸造坯件的体积等于校准后铸件的体积,最大公差在0到+6%范围内。
8.根据权利要求1至3任何一项所述的方法,其特征在于,可以引导坯件上对应于允许公差范围内的多余体积,在校准操作中,进入多余金属的凹部内,该凹部要么位于将要进行加工的部分上布置的一个或多个盲孔或通孔内,要么位于用于此目的的一个或多个空腔内,该空腔位于不会影响校准后铸件的几何精度的区域。
9.根据权利要求1至3任何一项所述的方法,其特征在于,用于浇铸坯件的模具优选为一个永久模具,该永久模具由至少两个涂覆有脱模剂的金属半部分构成,但也可以为非永久性的、由沙子或者其它材料制成的模子。
10.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,在坯件脱模后进行的最后精加工操作,如有必要,可包括一个铣磨或者切削加工,以得到一个基本等于零件体积的坯件体积,和/或者一个被设计用来使所述坯件形状更精确的坯件体积。
11.根据权利要求2或3所述的方法,其特征在于,以自由方式、可控方式或者淬火方式来对校准后铸件进行冷却,这种冷却是在自由空气、流动的空气或者一个密闭的介质中或者大气中进行的。
12.根据权利要求2或所述的方法,其特征在于,该方法还包括在冷却校准后铸件步骤之后的退火热处理步骤,用以调整所述校准后铸件的组织和/或机械特性。
13.一种球墨铸铁,其具有下述按重量计算的组分3%至4%的C;1.7%至3%的Si;0.1%至0.7%的Mn;0至4%的Ni;0至1.5%的Cu;0至0.5%的Mo;带有残留含量与零件厚度相适应的Mg,该残留含量在0.025%到0.080%范围内;其余的为铁以及制备过程中所带的杂质;所述杂质特别可以是含量小于0.015%的S和含量小于0.10%的P,其根据权利要求1的方法来进行制备及成型,其特征在于,其具有一个基本为贝氏体的结构,且在校准操作期间受到一个限制性和包含性比率的塑性变形,从而限制石墨球的平整性。
14.一种球墨铸铁,其具有下述按重量计算的组分3%至4%的C;1.7%至3%的Si;0.1%至0.7%的Mn;0至4%的Ni;0至1.5%的Cu;0至0.5%的Mo;带有残留含量与零件厚度相适应的Mg,该残留含量在0.025%到0.080%范围内;其余的为铁以及制备过程中所带的杂质;所述杂质特别可以是含量小于0.015%的S和含量小于0.10%的P,其根据权利要求2、3、11、12的方法来进行制备及成型,其特征在于,其结构或者为基本铁素体的、或者为基本珠光体的、或者为铁素体-珠光体,以及其在校准操作期间受到一个限制性和包含性的比率的塑性变形,从而限制石墨球的平整性。
15.一种根据权利要求13或14的铸铁,其特征在于,该坯件在校准操作过程中所有部分的变形率在1%到最大20%的范围内,从而使得在校准操作过程中,金属流可被引导至一个有利于其机械特性特别是该零件的工作疲劳应力的方向,通过这种方式来限制石墨球的变形。
16.一种铸铁零件,其特征在于,其由根据权利要求13、14或15的球墨铸铁构成。
全文摘要
本发明涉及制造在几何形状及尺寸上具有高精度、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法,该方法包括下列步骤a)按照一定的重量组分,制备含有C、Si、Mn、Ni、Cu、Mo、Mg和铁的液体状态的混合物;b)在特定温度范围下向模具中浇铸所述液体状态混合物;c)在所述组合物的奥氏体的极限温度范围内的某一温度Ts下脱模;d)在1050℃到AR3之间的温度Tf下进行热塑性变形而获得具有其最终形状和尺寸的坯件;将所述坯件冷却所述零件至环境温度。通过模制得到的坯件的体积基本等于零件的体积,且通过热塑变形进行成型的操作是一个在闭合容器或模具内的校准操作,该操作可以使得到的已校准的铸造零件不带有横向毛刺。
文档编号C22C33/08GK1670233SQ20051000776
公开日2005年9月21日 申请日期2005年2月16日 优先权日2004年2月12日
发明者D·P·拉贝, J-M·勒西尔 申请人:科技有限责任公司, 阿特利耶德斯让维斯有限公司