一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料，由下列重量份的原料制成：废钢（铁含量不小于98％）95-98、Z18生铁2-3、氮化钛0.3-0.4、碳化硅0.2-0.24、纳米硅溶胶1.2-1.3、锰0.6-0.7、钒0.06-0.07、铬1.4-1.5、硅化钙0.8-0.86、铝矾土0.7-0.8、煤粉0.4-0.45、碳酸钡0.3-0.4、聚乙烯醇0.25-0.27、杂质≤0.01。本发明在材料的铸造过程中添加适量的包裹纳米硅溶胶的氮化钛与碳化硅颗粒，可以起到细化晶粒和析出强化的作用，使得铸钢的耐磨性能得到提高；本发明铸钢材料耐磨性能明显增强，用于汽车车桥的制造能够延长使用寿命。
【专利说明】
一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨増强铸钢材料
技术领域
[0001]本发明涉及铸造材料技术领域，尤其涉及一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料。【背景技术】
[0002]汽车车桥是汽车关键零部件之一，它既是传动系的组成部分，也是行驶系的重要组成部分。汽车桥壳作为车桥的主体部分，是保证汽车正常运行和使用寿命的关键部件，所以对其机械强度、刚度和耐疲劳性能等都有较高要求。桥壳生产成本约占驱动桥总成本的百分之三十。特别是重型汽车在工作时由于道路及工况恶劣，桥壳承受着强烈的冲击载荷， 对桥壳的品质要求更高。板焊桥壳由于受自身结构及焊接工艺的限制，在使用过程中容易发生变形，出现漏油和裂纹等现象，难以满足重型汽车的工作需要。为此，为了满足了汽车承载量增加的需要，尤其是重型汽车的需求，需要研发一种铸钢材料，满足汽车车桥的需要，同时可以取得一定的经济和社会效益。铸态铸钢的强度硬度很低、冲击性较差，无法满足材料的使用要求，必须进行适当的热处理，以确保高强韧低合金铸钢的安全应用，同时利用热处理工艺挖掘铸钢潜能，拓展其应用范围。
[0003]磨损是工件失效的主要形式之一，磨损造成了能源和原材料的大量消耗。汽车配件年耗用钢材23万吨，其中三分之二用于维修，而大部分是由于磨损所致。提高铸钢的耐磨性，开发新型高性能耐磨铸钢以降低由于磨损造成的损失，对于国民经济建设具有重要的现实意义。
【发明内容】
[0004]本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料。
[0005]本发明是通过以下技术方案实现的:一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料，由下列重量份的原料制成:废钢(铁含量不小于98 % )95-98、Z18生铁2-3、氮化钛0.3-0.4、碳化硅0.2-0.24、纳米硅溶胶1.2-1 ? 3、锰0 ? 6-0 ? 7、钒0 ? 06-0 ? 07、铬 1 ? 4-1 ? 5、硅化钙0 ? 8-0 ? 86、铝矾土0 ? 7-0 ? 8、煤粉0 ? 4-0.45、碳酸钡0? 3-0.4、聚乙烯醇0.25-0.27、杂质 <0.01。
[0006]所述一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料，由以下具体步骤制备而成:(1)将所有工具和模具在250°C条件下进行加热处理，取出后备用;将氮化钛、碳化硅与纳米硅溶胶混合，搅拌分散30分钟后将混合浆料喷雾干燥，得到混合粉末，最后将混合粉末放入纳米粉碎机中粉碎成纳米混合颗粒;将废钢、Z18生铁分别进行破碎成小颗粒与纳米混合颗粒混合，然后放入球磨机中，在通入氩气状态下球磨4小时，得到复合粉;向真空感应电炉中投入复合粉，升温加热至完全熔融，然后热乳，冷却后制成钢坯；(2)将硅化钙与铝矾土、煤粉混合，放入球磨机中干磨40分钟，过200目筛后与碳酸钡混合，形成混合粉末;将聚乙烯醇加入3倍量的水中，边搅拌边加热至60°C至完全溶解形成溶液;混合粉末送入造粒机中，加入聚乙烯醇溶液，搅拌15分钟后挤出造粒，将颗粒送入烧结炉中以8°C/分钟速率升温至480°C，烧结2小时，取出冷却至室温，得到混合脱氧剂；(3)将步骤(1)得到的钢坯放入中频感应电炉中加热至熔融状态，保温1小时后扒除炉渣，待炉料溶清后，加入其余剩余成分进行熔炼，将温度升到1630-1660°C后出钢，加入步骤 (2)得到的复合脱氧剂进行最终脱氧，再进行除渣，在温度达到1550°C后将混合钢液浇入预先做好的砂型中；(4 )铸件经开箱、清砂后进行热处理，把铸件送入充满氮气的箱式电阻炉中加热到880 °C，保温60分钟，然后将铸件取出空冷，待冷却至室温后继续送入箱式电阻炉中回火，加热至IJ580 °C保温90分钟，取出空冷至室温即得。
[0007]本发明的优点是:本发明通过科学合理的成分配比，采用废钢作为主要铁基材料， 通过预先机械合金化的方法，实现了铁、碳、硅元素的复合;在铸钢的制备工艺中通过添加硅化钙等成分通过适当的工艺制成具有多孔结构的复合脱氧剂，能够快速与钢水反应，具有良好的脱氧、脱硫、增碳的效果，同时可改善钢水流动性，有效去除钢水中夹杂物，提高钢水纯净度;再通过合理便捷的热处理工艺，获得一种强度高、塑性好、低温韧性佳的综合性能尚的铸钢材料。
[0008]本发明在材料的铸造过程中添加适量的包裹纳米硅溶胶的氮化钛与碳化硅颗粒， 可以起到细化晶粒和析出强化的作用，使得铸钢的耐磨性能得到提高;本发明铸钢材料耐磨性能明显增强，用于汽车车桥零部件的制造能够明显延长使用寿命。【具体实施方式】
[0009]一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料，由下列重量份(公斤)的原料制成:废钢(铁含量不小于98 % )95、Z18生铁2、氮化钛0.3、碳化硅0.2、纳米硅溶胶1.2、锰0.6、 钒0.06、铬1.4、硅化钙0.8、铝矾土0.7、煤粉0.4、碳酸钡0.3、聚乙烯醇0.25、杂质<0.01。
[0010]所述一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料，由以下具体步骤制备而成:(1)将所有工具和模具在250°c条件下进行加热处理，取出后备用;将氮化钛、碳化硅与纳米硅溶胶混合，搅拌分散30分钟后将混合浆料喷雾干燥，得到混合粉末，最后将混合粉末放入纳米粉碎机中粉碎成纳米混合颗粒;将废钢、Z18生铁分别进行破碎成小颗粒与纳米混合颗粒混合，然后放入球磨机中，在通入氩气状态下球磨4小时，得到复合粉;向真空感应电炉中投入复合粉，升温加热至完全熔融，然后热乳，冷却后制成钢坯；(2)将硅化钙与铝矾土、煤粉混合，放入球磨机中干磨40分钟，过200目筛后与碳酸钡混合，形成混合粉末;将聚乙烯醇加入3倍量的水中，边搅拌边加热至60°C至完全溶解形成溶液;混合粉末送入造粒机中，加入聚乙烯醇溶液，搅拌15分钟后挤出造粒，将颗粒送入烧结炉中以8°C/分钟速率升温至480°C，烧结2小时，取出冷却至室温，得到混合脱氧剂；(3)将步骤(1)得到的钢坯放入中频感应电炉中加热至熔融状态，保温1小时后扒除炉渣，待炉料溶清后，加入其余剩余成分进行熔炼，将温度升到1630°C后出钢，加入步骤(2)得到的复合脱氧剂进行最终脱氧，再进行除渣，在温度达到1550°C后将混合钢液浇入预先做好的砂型中；(4 )铸件经开箱、清砂后进行热处理，把铸件送入充满氮气的箱式电阻炉中加热到880 °C，保温60分钟，然后将铸件取出空冷，待冷却至室温后继续送入箱式电阻炉中回火，加热至IJ580 °C保温90分钟，取出空冷至室温即得。
[0011] 本发明产品依据QC/T533-1999《汽车驱动桥台架试验方法》和QC/T534-1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》进行台架试验，其垂直弯曲疲劳寿命试验循环次数大于等于 80万次，垂直弯曲静强度试验极限载荷大于等于800KN，均符合汽车行业标准。
【主权项】
1.一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料，其特征在于，由下列重量份的原 料制成:废钢(铁含量不小于98% )95-98、Z18生铁2-3、氮化钛0.3-0.4、碳化硅0.2-0.24、纳 米硅溶胶 1 ? 2-1 ? 3、锰0 ? 6-0 ? 7、钒0 ? 06-0 ? 07、铬 1 ? 4-1 ? 5、硅化钙 0 ? 8-0 ? 86、铝矾土0 ? 7-0 ? 8、 煤粉0.4-0.45、碳酸钡0? 3-0.4、聚乙烯醇0.25-0.27、杂质<0.01。2.根据权利要求1所述一种用于汽车车桥的纳米颗粒耐磨增强铸钢材料，其特征在于， 由以下具体步骤制备而成:(1)将所有工具和模具在250°C条件下进行加热处理，取出后备用;将氮化钛、碳化硅与 纳米硅溶胶混合，搅拌分散30分钟后将混合浆料喷雾干燥，得到混合粉末，最后将混合粉末 放入纳米粉碎机中粉碎成纳米混合颗粒;将废钢、Z18生铁分别进行破碎成小颗粒与纳米混 合颗粒混合，然后放入球磨机中，在通入氩气状态下球磨4小时，得到复合粉;向真空感应电 炉中投入复合粉，升温加热至完全熔融，然后热乳，冷却后制成钢坯；(2)将硅化钙与铝矾土、煤粉混合，放入球磨机中干磨40分钟，过200目筛后与碳酸钡混 合，形成混合粉末;将聚乙烯醇加入3倍量的水中，边搅拌边加热至60°C至完全溶解形成溶 液;混合粉末送入造粒机中，加入聚乙烯醇溶液，搅拌15分钟后挤出造粒，将颗粒送入烧结 炉中以8°C/分钟速率升温至480°C，烧结2小时，取出冷却至室温，得到混合脱氧剂；(3)将步骤(1)得到的钢坯放入中频感应电炉中加热至熔融状态，保温1小时后扒除炉 渣，待炉料溶清后，加入其余剩余成分进行熔炼，将温度升到1630-1660°C后出钢，加入步骤 (2)得到的复合脱氧剂进行最终脱氧，再进行除渣，在温度达到1550°C后将混合钢液浇入预 先做好的砂型中；(4)铸件经开箱、清砂后进行热处理，把铸件送入充满氮气的箱式电阻炉中加热到880 °C，保温60分钟，然后将铸件取出空冷，待冷却至室温后继续送入箱式电阻炉中回火，加热 至IJ580 °C保温90分钟，取出空冷至室温即得。
【文档编号】C22C33/04GK105986167SQ201511011286
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】杨贤亮
【申请人】安徽悦众车身装备有限公司