专利名称：一种合金球铁的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种新的合金球铁铸造技术。
背景技术：
上个世纪50年代后期，美国福特公司曾在球铁中加入0.1％Cr，同时加入0.2％Cu和0.1％Ni，用于生产汽车、拖拉机曲轴。性能为σb＝550-650Mpa，δ＝3-5％，HB＝220-260。前苏联也曾在一些汽车、拖拉机曲轴、壳体等球铁铸件，加入铬和其它合金元素，铬量为0.15-0.3％，需长时高温热处理，参考文献《Н.И.КЛОЧНЕВ.ТЕХНОЛОТИЯ ПРОИЗВОДСТВА ОТЛИВОК из высокопрочногочугуна с шаровидным графитом.》МАШГИз.1962107，119-120，121。
《И.ф.КРТОВ Н.П.ЧИАГОВА.Эвтектичностькак фактор технологичности икачества магниевогочугуна.》Литейноепроизводсто.1958(4)3，性能相当于我国的QT600-2。60年代初，前苏联的权威著作《А.А.ГОРШКОВ.СПРАВОЧНИК ПО ИЗГОТОВЛЕНИЮ ОТЛИВОЙИЗ ВЫСОКОПРОЧНОГОЧУГУНА》.МАШГИЗ.196157-58；首先把铬看成是球铁的有害元素，指出“铬量在0.05％时，将显著破坏石墨形态，而当含量达0.1％时，将完全破坏石墨形态”。之后在漫长的时间里，国内外许多甚享盛名的专家和著作，对铬均持否定态度。他们认为铬是强的(或强烈)的碳化形成和稳定元素，在球铁中形成稳定的硬且脆的碳化物，即使在长期高温下也很难将其消除，恶化球铁的物理性能和加工性能，因此必须把铬在球铁中的含量严格控制在0.05％以下。参考文献如下《S.I.KARSAY.DUCTILEIRON.》(Revised in 1976 the State of the Art 1976 S.I Karsay
<机械工业部沈阳铸作研究所译.>日本工业标准JIS100.
<徐君文译.铸铁与铸钢.>(美)上海科技出版业.1982.11.
<Charles F.Walton.Iron Casting Handbook.>Iron castings Society.Inc 1981.
<英铸铁协会.DUCTILE IRON CASTINGS.>Birmingham.England.19882-3，2-9<Structural Effects of Some Element in Cast Iron.PA-8.>Foundry.1990 No.12A-8.
<A New Look at Pig Iron Martin Gague.Modern Casting.>1993.NO.828<北京铸造学会.铸铁件质量手册.>机械工业出版社.1989.9262<中国铸造学会.铸造手册.>机械工业出版社.1993.3305<北京铸造学会.铸造机技术数据手册.>机械工业出版社.1993.9263-265<上海铸造协会.简明铸工手册>(第二版).机械工业出版社1999.1177<中国铸造学会.铸造手册>(第5次印刷).机械工业出版社.2000.2311<陈琦.铸造技术问题对策.>机械工业出版社.2001.3119<李传栻.铸造工程师手册.>机械工业出版社.2005.1206等我国最具权威性的铸造手册也有较详细的论述，指出“在球墨铸铁中含有很少量的铬，例如含铬ω(Cr＝0.1％)就会形成碳化物。由于这种碳化物偏析在共晶团边界，会形成网状分布的碳化合物，而且即使使用热处理也难于消除。为此把铬的质量分数一般控制在0.05％以下，以防止这种碳化物的形成”<中国机械工程学会铸造分会.铸造手册.>机械工业出版社.2004.7350.一国家权威机构的专家在对”铬铸态球铁研究”项目申请的批复也指出“(含铬)曲轴在搬运过程中稍受轴向震动(冲击)可能折断，可能是碳化物促进元素(如铬等)偏析所致，因此铬球铁中铬的含量范围十分重要，如果其敏感性很高，则很难实用化”。以上的论述反映出铸造界普遍接受的传统观念。的确，铬是存在有害的一面，在球铁的发展史上，曾造成对球铁组织和性能的伤害。现在球铁铸造技术得到很大的提高，如铸造生产管理的进步；球铁成分日趋合理；稀土(Ce)的应用；随流孕育(后孕育)技术的应用。
发明内容
本发明一种合金球铁针对现有的铬是球铁有害元素理论，通过多年的研究和实践，提出新的结论铬是球铁十分有利的元素，加入一定量的铬元素可以远远高于以前理论要求的0.05％以下。本发明一种合金球铁的铬含量为ω(Cr＝0.15～0.5％)。成分的选定有较大的空间，应根据产品对象和现场条件的综合因素进行调配；在大量试验数据的基础上，应用统计学原理求得的对应于综合指数的珠光体量P(％)的回归方程P(％)＝aEXP^(bZs)(r＝0.98)。本发明一种合金球铁的铬铸态球铁工艺之所以能获成功，是由于球铁各成分的合理配备和随流孕育(后孕育)技术的应用；以适量比例的以铬为合金化元素的铸态球铁，不但生产成本较低，且疲劳性能超群，铸造性能甚佳。适于熔化(炼)珠光体基体、混合基体的铸态球铁，可取代以其它贵金属(Cu、Ni、Sn等)为合金化元素的球铁、取代某些铸钢、锻钢制作机械、冶金、汽车等结构件，经济效果甚好。在铬铸态球铁的基础上，进行某些强化时，可取代高强度合金钢制造高爆发力的大马力曲轴。
图1经随流孕育处理的球铁金相组织。
图2未作随流孕育处理的球铁金相组织。
图3珠光体量P(％)与综合应素指数ZS的关系
具体实施例方式本发明一种合金球铁的球铁成分日趋合理；稀土(Ce)的应用；随流孕育(后孕育)技术的应用的前提下；可使铬铸态球铁获得成功，如图1，图2所示同一包，同一成分的铁水，一前一后浇铸的两个试块。前者经随流孕育处理，后者未作随流孕育处理，前者金相组织甚好，后者出现甚多的来氏体和渗碳体，可知随流孕育处理的重要性。以适量比例的铬为合金化元素的铸态球铁，处理工艺与传统的相同。铬铸态球铁的主要成分为ω(C＝3.4～4.0％)；ω(Si原＝0.9～1.4％)；ω(Si终＝1.7～2.8％)；ω(Mn＜0.5％)；ω(P＜0.07)；ω(S原＜0.05％)；ω(S残＜0.025％)；ω(Cr＝0.2～0.5％)；ω(Ce＝0.015～0.04％)；ω(Mg＝0.035～0.06％)。成分的选定有较大的空间，应根据产品对象和现场条件的综合因素进行调配；在大量试验数据的基础上，应用统计学原理求得的对应于综合指数的珠光体量P(％)的回归方程P(％)＝aEXP^(bZs)(r＝0.98)。珠光体量P(％)与综合应素指数ZS的关系可见图3。所谓综合指数(Zs)是包括成分、工艺、生产条件等因素的综合量化值(无量纲数)，由大量试验求得。综合指数与球铁的珠光体量(％)显著相关。根据此回归方程(曲线)，就可根据铸件珠光体要求求得综合指数，据此再进行成分调整，以获得满意的结果。
权利要求
1.一种合金球铁的特征在于，铬是球铁十分有利的元素，加入一定量的铬元素可以远高于以前理论要求的0.05％以下，在随流孕育(后孕育)技术应用的前提下；所述一种合金球铁的铬含量可以为ω(Cr＝0.15～0.5％)。
全文摘要
一种合金球铁针对现有的铬是球铁有害元素理论，通过多年的研究和实践，提出新的结论铬是球铁十分有利的元素，加入一定量的铬元素可以远远高于以前理论要求的0.05％以下；本发明一种合金球铁的铬含量为ω(Cr＝0.15～0.5％)；本发明一种合金球铁的铬铸态球铁工艺之所以能获成功，得益于球铁各成分的合理配备和随流孕育(后孕育)技术的应用；以适量比例的以铬为合金化元素的铸态球铁，不但生产成本较低，且疲劳性能超群，铸造性能甚佳。
文档编号C22C37/00GK101029368SQ200710051739
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月23日 优先权日2007年3月23日
发明者饶群章, 张元好, 曾大新, 何汉军, 李怀君 申请人:湖北汽车工业学院