合金铸铁和采用该合金铸铁的叶片的制造方法

合金铸铁和采用该合金铸铁的叶片的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种合金铸铁、一种制造用于回转式压缩机的叶片的方法和采用该合金铸铁的用于回转式压缩机的叶片。根据一个示例性实施方式的合金铸铁包含按重量计3.2～3.8％的C、2.0～2.6％的Si、0.5～1.0％的Mn、0.2～0.6％的Cr、0.1～0.6％的Mo、0.04～0.15％的Ti、小于0.3％的P、小于0.1％的S、和余量的铁和外来杂质，其中，该合金铸铁包含马氏体基体结构、片状石墨和体积比为15％～30％的碳化物。
【专利说明】合金铸铁和采用该合金铸铁的叶片的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种合金铸铁和采用该合金铸铁的用于回转式压缩机的叶片的制造方法。
【背景技术】
[0002]通常，压缩机包括一在机壳内部空间产生驱动动力的驱动马达和一联接于驱动马达且压缩制冷剂的压缩装置(compression unit)。根据制冷剂压缩方法，压缩机可以分为多种类型。例如，就回转式压缩机的情况来说，压缩装置包括一形成压缩空间的气缸(cylinder)，一将气缸的压缩空间分成一吸气室和一排气室的叶片，多个用于支撑叶片并与气缸一起形成压缩空间的承载部件，和一通过转动安装在气缸中的旋转活塞(rollingpiston)。
[0003]叶片被插入到气缸的叶片槽里，并且由于叶片的端部被固定于旋转活塞的外周部而将压缩空间分成两部分。在压缩过程中，叶片持续地在叶片槽内滑动。这里，叶片应当具有高强度和高耐磨性(abrasion resistance),因为它需要持续地接触高温和高压的制冷剂，并且与旋转活塞和轴承保持连接状态以防止制冷剂泄露。
[0004]特别是，诸如氢氟烃(HFC)的新制冷剂替代了因臭氧消耗被禁止使用的氯氟烃(CFC)，其具有比CFC更低的润滑性能，并且与现有技术相比显示出更增强的耐磨性，这由于使用变频器(inverter)以降低能源消耗而是叶片所需要的。
[0005]为了满足这些条件，最近通过将高速钢或不锈钢加工成预定的形状，随后进行后处理，例如表面处理等来制造叶片。

【发明内容】

[0006]技术问题
[0007]然而，这些叶片过多地含有为昂贵的稀土金属的Gr、W、M0、V、C0等，并且通过锻造被加工成预定的形状，从而具有低生产率和高价格。特别是，该叶片具有高硬度以便提高耐磨性，但这使得其难以通过锻造实施加工操作。
[0008]技术方案
[0009]因此，为了克服现有技术的缺陷，本发明的一方面是为了提供一种能够提高生产率且降低制造成本，同时满足叶片所需的强度和耐磨性要求的合金铸铁。
[0010]本发明的另一方面是为了提供这种叶片的制造方法。
[0011]为了达到这些和其他的优点，和根据本发明的目的，如在本文中所体现的和广义描述的，提供了一种合金铸铁，其包含:按重量计，3.2~3.8 %的C、2.0~2.6 %的S1、
0.5 ~1.0%的 Μη、0.2 ~0.6%的 Cr、0.1 ~0.6%的 Μο、0.04 ~0.15%的 T1、小于 0.3%的P、小于0.1%的S、以及余量的铁和外来杂质(foreignmaterial),其中，该合金铸铁可包含马氏体基体结构、片状石墨和体积比为15%~30%的碳化物。
[0012]该合金铸铁可以在从熔化炉取出的熔融金属状态下被添加入孕育剂(inoculant)。在此，该孕育剂可以是钡基孕育剂(Fe-S1-Ba)。该孕育剂可以以熔融体质量的0.4%到1.0%进行添加。
[0013]该合金铸铁可以通过经由淬火和回火冷却铸型中的熔融金属以转变成马氏体基体结构来形成。在此，可以如下实施淬火:使合金铸铁在860~950°C的温度下保持0.5~
1.5小时，并油冷该合金铸铁至室温。可以如下实施回火:使淬火后的合金铸铁在180~220°C的温度下保持0.5~1.5小时，并气冷该合金铸铁至室温。
[0014]该合金铸铁可以进一步包含0.005~0.0015mm厚的硫化层。这里，硫化层可以通过对已转变成马氏体基体结构的合金铸铁实施离子渗硫来形成。
[0015]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.01~0.5%的铌(Nb)。
[0016]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.1~0.5 %的钒(V)。
[0017]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.06~0.01%的硼(B)。
[0018]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.2~0.4%的铜(Cu)。
[0019]根据本发明的另一方面，提供了一种制造用于压缩机的叶片的方法，该方法包括:熔炼步骤，其中制备熔融金属，所述熔融金属包含按重量计3.2~3.8%的C、2.0~2.6%的 S1、0.5 ~1.0%的 Μη、0.2 ~0.6%的 Cr、0.1 ~0.6%的 Μο、0.04 ~0.15%的 T1、小于
0.3%的P、小于0.1%的 S、余量的铁和外来杂质；浇铸步骤，其中通过将熔融金属注入铸型中，并冷却熔融金属，获得包含片状石墨和按体积计15~30%的碳化物的半制品；磨削步骤，其中将冷却后的半制品磨削成预定的形状；和热处理步骤，其中对磨削后的半制品实施热处理使其转变成马氏体基体结构。
[0020]该方法可以进一步包括孕育步骤，其中取出熔融金属并将孕育剂注入到熔融金属中。
[0021]热处理步骤可以包括:淬火过程，其中使磨削后的半制品在860~950°C的温度下保持0.5~1.5小时，并油冷该半制品至室温；和回火过程，其中使淬火后的半制品在180~220°C的温度下保持0.5~1.5小时，并气冷该半制品至室温。
[0022]该方法可以进一步包括精磨步骤，其中精细地磨削通过热处理完全加工后的半制
品O
[0023]该方法可以进一步包括离子渗硫步骤，其中在经过完全热处理的半制品的表面上形成硫化层。这里，硫化层可以厚0.005~0.0015mm。
[0024]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.01~0.5%的铌(Nb)。
[0025]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.1~0.5 %的钒(V)。
[0026]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.06~0.01 %的硼(B)。
[0027]该合金铸铁可以进一步含有按重量计0.2~0.4%的铜(Cu)。
[0028]根据本发明的另一个方面，提供了采用该合金铸铁制造的用于压缩机的叶片。
[0029]发明有益效果
[0030]根据这些方面，具有这种构造的本发明可以提供一种借助于以适当比例混合的元素以及马氏体基体结构、片状石墨结构和碳化物的组合而能够同时提高耐磨性和抗张强度的合金铸铁。这有助于以低成本制造被用于高温和高压环境下的部件，诸如压缩机叶片。
[0031]现有技术中通过添加昂贵的稀土元素来满足压缩机叶片的要求，可以使用相对低价的元素代替这些昂贵的稀土元素来制造用于压缩机的叶片，从而降低了原材料成本。[0032]根据本发明的另一方面，叶片可以通过浇铸而非现有技术中所使用的锻造来制造。因此，可以显著地减少后处理，并且可以同时制造出多个叶片，导致生产率显著地得到提高。另外，采用相对低价的合金铸铁而非用于锻造的昂贵的高速钢的制造方法可以显著地降低原材料成本。
【专利附图】

【附图说明】
[0033]图1是示意性地示出了用于测试根据本发明的一个示例性实施方式的合金铸铁的抗张强度的样品(试件)的前视图；和
[0034]图2至图12是通过捕捉根据本发明的第I个到第11个示例性实施方式的合金铸铁的表面结构而获得的放大照片。
【具体实施方式】
[0035]现在将结合附图详细描述示例性实施方式。出于结合附图简要说明的目的，相同的或等同的部件将被赋予同样的标号，不再重复对其的描述。
[0036]通常，铸铁具有诸如因其高硬度所带来的高耐磨性以及良好的机械加工性(machinability)的性能。然而,铸铁具有低抗张强度和高脆性，因此，它不太适合用作暴露于高压气氛的部件。特别是，用于压缩机的叶片需要具有比现有技术更高的耐磨性，因为它不仅暴露于高压气氛而且在紧密连接于相邻组件以防止压缩的制冷剂泄露的情况下滑动。本发明提供了一种合金铸铁，其通过以适当的含量混合合金铸铁中所含的各种元素以使抗张强度和耐磨性升高到足以用于各种目的制造而成。下文，将对每一种元素进行描述。这里，如果没有特别说明，各含量都是基于重量比。
[0037](I)碳(C):3.2 ~3.8%
[0038]铸铁中的碳是以石墨或以Fe3C来表示的碳化物形式存在。因此，当碳含量低时，大多数的碳以碳化物的形式存在，所以，不能很好地观察到片状石墨结构。更确切地说，当C含量为1.7~2.0%时，石墨呈网状分布，当C含量为2.0~2.6%时，表现为晶体石墨，当C含量为2.6%~3.5%时，通常表现为薄石墨片，以及当C含量高于3.5%时，表现为粗糙的厚石墨片。当合金铸铁中的碳含量被限定在2.7~3.8%的范围时，碳通常以片状石墨结构存在。对于高碳铸铁，其金属结构含有铁素体(ferrite)和粗糙的厚石墨片，并且具有相对高的机械强度和硬度，但是如果碳含量过高，则其机械性能会降低。
[0039]因此，碳的添加量超过3.2%可能会获得整体均匀的片状石墨结构。同时，高的碳含量降低了凝固点。这有助于改善铸造性能(castability)。然而，石墨沉淀物的量过度地增加，因而增加脆性和对抗张强度的不良影响。即，当碳饱和度(Cs)约为0.8至0.9时，可以获得最高的抗张强度。因此，将碳含量的最大限值定为3.8%可以获得满意的抗张强度。
[0040](2)硅(Si):2.0 ~2.6%
[0041]娃作为石墨化剂(graphitizer)用于分解碳化物以获得石墨沉淀物。即，娃的添加可以提供诸如碳含量增加的效果。此外，硅用于使存在于铸铁中的石墨微观结构生长成为片状石墨结构。通常，当S1-C含量低时，获得相对高的机械强度和硬度，但流动性相对低。相反，当S1-C含量高时，流动性高但机械强度和硬度低。
[0042] 然而，当添加大量的硅时，也会通过增强(强化)铸铁的基体结构而起到增加抗张强度的作用。即，由于使用高硅含量具有增强基体结构的效果，增加的Si/C可以减少石墨的量并且改善抗张强度。这在实施熔融金属的孕育时可以被明显地观察到。从这个角度来说，娃含量被定为介于2.0~2.6%的范围内。
[0043](3)锰(Mn):0.5 ~1.0%
[0044]锰是促进干扰碳的石墨化的白口(碳化物的(carbidic))铸铁的形成的元素，并且用于稳定结合碳(即，渗碳体)。并且，锰干扰铁素体的沉淀并细化(refine)珠光体，以便在将铸铁的基体结构转变成珠光体时起到作用。特别是，锰通过与铸铁中的硫结合形成硫化锰。硫化锰浮到熔融金属的表面以作为熔渣被除去，或者凝固后作为非金属夹杂物保留在铸铁中以防止硫化铁的形成。即，锰也可用作去除硫的毒性(detoxifies)的元素。
[0045]如上所述，锰稳定且细化珠光体。这里，随着锰含量的增加，铸铁的强度和硬度增加且可塑性和韧性降低。另外，锰可以显著降低马氏体的转变起始点(Ms)。然而，当添加大量的锰时，它形成碳化物，因此增加脆性并且影响合金铸铁的机械性能。
[0046]更进一步地，当锰含量适当时，锰对铸铁的结构不会有大的影响。因此，为促进珠光体的形成和脱硫，猛含量被定为介于0.5~1.0 %的范围内。
[0047](4)铬(Cr):0.2 ~0.6%
[0048]铬是促进碳化物形成并且干扰碳的石墨化的元素。当铬被大量添加时，其形成白口铸铁并且过度地增大了硬度，导致机械加工性降低。相反地，铬稳定碳化物并且有助于增加耐热性。铬也是防止铸铁内铁素体形成、缩短珠光体片层之间的距离、且促进珠光体形成的元素。铬还提高和稳定珠光体的量，并且细化珠光体结构。然而，当铬含量过高时，会形成过多的渗碳体，这可能导致冷硬(chilled)结构的形成。
[0049]因此，可添加0.2~0.6%的铬、更优选0.1~0.3%的铬来改善机械性能和耐热性。
[0050](5)钥(Mo):0.1 ~0.6%
[0051]当其含量低于0.6%时，钥稳定碳化物并细化珠光体和石墨。当添加钥时，磷(P)的量应被降低。否则，会形成P-Mo四元共晶(P~Mo quaternary eutectic)且脆性增加。同时，钥改善断面结构的均匀性，提高诸如强度、硬度、冲击强度、疲劳强度和高温(低于5500C )的性能，降低收缩性，并且改善热处理性能和淬火性能。根据这些性能，钥含量被定为介于0.1~0.6%的范围内，更优选0.4~0.6%的范围内。
[0052](6)钒(V):0.1 ~0.5%
[0053]钒也用于细化珠光体结构和石墨，并且容易在铸铁中形成碳化物和氮化物，并且允许碳化物和氮化物以颗粒形式广泛地均匀分散。这使得整个铸铁获得均匀的性能。另外，钒不会降低铸铁的机械加工性，甚至还改善铸铁的硬度和抗张强度。特别是，钒对耐磨性有很好的影响，但是如果含有过量的钒，铸铁是冷硬的。因此，钒的含量被定为介于0.1~0.5%钒、优选0.2~0.4%的范围内。
[0054](7)硼(B):0.06% ~0.01%
[0055]硼细化石墨但用于减少石墨的量并促进碳化物的形成。特别是，当添加少量的硼时，硼以碳化硼的状态沉淀。碳化硼显著地增加铸铁的硬度和耐磨性。特别是，碳化硼形成网状。当添加少量的硼时，碳化硼形成不连续的网，但是当添加过量的硼时，形成连续的网，这导致机械性能降低。[0056]当将硼添加到铸铁中时，需要考虑Si与B之间的关系。一般来说，若Si/B〈80，碳化硼可以在铸铁中沉淀；g80〈Si/B〈130，少量的碳化硼可以沉淀；若Si/B>130，则没有碳化硼可以沉淀。在本发明的一个实施例中观察到当Si/B = 36.6时，存在相对大量的碳化硼，并且在这种情况下，铸铁表现出非常强的耐磨性。
[0057]当含硼的合金铸铁被腐蚀时，具有高硬度的碳化硼形成第一滑动表面以支撑负载，而具有相对低硬度的珠光体等被腐蚀以形成凹形的第二滑动表面。第一滑动表面与第二滑动表面之间的槽用于在其中储存油。这可以使得润滑油被连续不断地供应到碳化硼，由此降低腐蚀的程度并且改善硼铸铁的耐磨性。同时，当硼含量增加时，碳化硼也增加。这相应地改善了碳化硼的支撑操作以便降低每单位面积上的施加于第一滑动表面上的压力，由此降低磨损程度且因此改善耐磨性。
[0058]然而，当硼含量太高时，碳化硼的直径增加，且因此削弱了与基体结构的耦合力(coupling force) ?相应地,当施加摩擦力时,碳化硼很容易被分离。被分离的碳化硼用作摩擦表面上的硬研磨颗粒，加剧了铸铁的磨损。并且，在这样的情况下，铸铁的硬度过度增大，导致机械加工性被降低。考虑到这些性能，硼的含量被定为介于0.02~0.1%的范围内。
[0059](8)钛(Ti):0.04 ~ 0.15%
[0060]钛细化石墨，加速珠光体的形成，并提高珠光体的高温稳定性。当钛的含量相对低时，它促进石墨化且改善石墨的分布和铸铁的形状。然而，随着含量的增加，钛以诸如TiN、TiC等的化合物的形式沉淀在晶体界面附近，成为奥氏体晶体的凝固核心。这导致铸铁硬度增加，并且同时降低铸 铁的机械加工性。对于相对低的含量，钛(Ti)促进石墨化，且增加灰口铸铁结构的铁素体的量以降低硬度。相反，对于高含量，钛细化铸铁晶体，且强化(增强)合金结构。同时，由于TiC2在晶体界面上的沉淀，灰口铸铁的硬度进一步增加。
[0061]Ti是一种用于制造D-型石墨铸铁的合金元素。D-型石墨铸铁，与那些A-型石墨铸铁相比，具有更高的硬度和耐磨性。当Ti的含量低于0.1%时，Ti部分地熔融在铁素体中，且主要以TiC2或TiN的形式沉淀。相应地，Ti使熔融金属充分脱氧和脱氮。同时，当TiC2或TiN被过冷处理(undercooled)时，A-型石墨变细并且D-型石墨出现。并且，由于相对高的石墨含量和铁素体含量，形成了 A和D混合的结构，同时降低了灰口铸铁的强度和硬度。
[0062]当Ti含量高于0.1 %时，Ti会增加D-型石墨的强度且使得D-型石墨的量超过95%。同时，相对低的石墨含量和铁素体含量增加熔化在铁素体中的Ti的量，并且铁素体被强化从而增加灰口铸铁的强度和硬度。因此，为了获得D-型石墨含量并改善机械加工性，钛含量被定为介于0.04~0.15%的范围内。
[0063](9)铌(Nb):0.01 ~0.5%
[0064]铌进一步细化金属晶体并且使结构均匀。特别是，当Nb含量低于0.5%时，铌形成带状的富含Nb的相，以便进一步细化石墨，增加合金的高温结构稳定性，并且增加P共晶硬度。这里，当铌含量超过0.5%时，其形成立方体形的富含Nb的相从而降低机械性能。因此，银含量被定为介于0.01~0.5%的范围内。
[0065](10)铜(Cu):0.2 ~0.4%
[0066]铜使石墨的形状变得厚且短，并且铜是减少D-型和E-型过冷石墨和促进A-型片状石墨形成的元素。而且，铜具有优良的改善石墨形状的功能，且在共晶过程中防止石墨化和减少铸铁的冷硬(chilling)。另外，铜改善碳化物的分布，形成珠光体且细化结构。
[0067]进一步地，铜通过促进珠光体形成和缩短珠光体之间的距离来细化珠光体。铜还通过增加熔融金属的流动性来改善铸造性能，从而降低剩余应力(residual stress)。
[0068]此外，铜使得结构细化且略微改善铸铁的抗张强度、硬度等。当碳含量约为0.3%时，明显表现出这些效果，并且当添加0.3~0.5%的铬时，有望表现出更好的效果。因此，如上述，铜含量被定为介于0.2~0.4%的范围内。
[0069](11)磷(P):低于 0.3%
[0070]磷形成磷化铁(Fe3P)化合物从而与铁素体和渗碳体一起以三元共晶斯氏体(ternary eutectic steadite)存在。磷化铁容易被过冷处理且在烧铸时容易引起偏析(segregation)。因此，随着磷含量的增加，脆性增大且抗张强度急剧地降低。因此，磷含量被定为低于0.3%。
[0071](12)硫(S):低于 0.1 %
[0072]当添加大量的硫时，熔融金属的流动性降低，合金铸铁的收缩性增加，并且有可能会导致空洞或裂缝的形成。因此，硫含量优选尽可能少。这里，当硫含量低于0.1%时，硫带来的这些不好的影响不会很明显，因此需要控制硫含量保持在该含量之内。
[0073]本发明的合金铸铁可以通过混合具有这些性能的元素来生产，以用于制造压缩机的叶片。在下文中，将对制造用于压缩机的叶片的工艺进行说明，所述叶片是由该合金铸铁制成。
[0074](I)熔炼(Smelting)
[0075]将前述元素以适当比例混合来制备原材料。将原材料置入一中频感应炉中，加热直至完全熔化，然后，熔炼成熔融金属。这里，从炉中取出熔融金属的温度约为介于1500°C至1550°C的范围内。
[0076](2)孕育(Inoculation)
[0077]将孕育剂注入到在熔炼步骤中熔炼的熔融金属中。孕育产生许多石墨核心以促进石墨化，并且有助于石墨的均匀分布及其强度的增加。这里，钡硅铁合金(FeSi72Ba2)被用作孕育剂并且它的含量可以是熔融金属质量的0.4~1.0%。
[0078](3)烧铸(Casting)
[0079]将在孕育步骤中孕育的熔融金属注入到一预制铸型中以形成具有所需形状的腔体。这里，浇铸是采用使用了树脂覆膜砂(resin-coated sand)的壳型铸造工艺或熔模工艺(investment mold process)来实施的。冷却的半制品叶片含有片状石墨和碳化物，并且该碳化物的含量可以占叶片总体积的15%~30%。这里，该碳化物表明增加的组分被结合到碳上。碳化物的一个实例可以包括Fe3C(所谓的碳化铁)等。
[0080](4)磨削(Grinding)
[0081]将从浇铸步骤中获得的半制品叶片磨削成所需的形状。
[0082](5)热处理(Heat treating)
[0083]热处理可以包括淬火过程和回火过程。
[0084 ]-淬火(Quenching):采用能够控制空气温度的电阻炉将磨削后的半制品叶片加热至860~950°C，并且保持在该状态下达0.5~1.5小时。将加热后的半制品叶片快速地放入到温度介于10~30°C范围内的油中以冷却到室温。淬火可以使得珠光体基体结构转变成马氏体基体结构，从而改善硬度。即，当淬火完成后，得到含有马氏体基体结构、碳化物和片状石墨的叶片。
[0085]-回火(Tempering):采用能够控制空气温度的电阻炉将通过淬火获得的含有碳化物和片状石墨的马氏体铸铁的叶片加热至180~220°C，并且保持在该状态下达0.5~
1.5小时。将加热后的叶片气冷至室温，以略微降低通过淬火增加的强度和硬度，而增加延展性。这导致降低脆性。
[0086](6)精磨(Fine Grinding)和抛光(Polishing)
[0087]将通过热处理的淬火和回火得到的含有碳化物的铸铁叶片经精磨和抛光加工成具有最终的形状和所需的表面质量。
[0088](7)离子渗硫(1n-Sulfurizing)(硫化(sulphurizing))
[0089]对经精磨和抛光获得的碳化物铸铁叶片进行离子渗硫，以在叶片的表面上形成厚0.005~0.015mm的硫化层。该硫化层可以与叶片中存在的片状石墨一起起作用，并且进一步改善叶片自身所具有的润滑性和耐磨性。
[0090]实施例1
[0091]通过下述方法制造实施例1。
[0092]制备原材料,所述原材料包含按重量计的下述元素，即C:3.4% > Si:2.2%> Mn:0.7 %, Cr:0.4 %, Mo:0.4 %, V:0.3 %, B:0.06 %, Ti:0.1 Nb:0.25 %, Cu:0.25 %、
P〈0.3%, SC0.1%、和余量的铁。将制备的原材料放入一中频感应炉中，升高它的温度直到原材料被完全地熔化以将合金铸铁熔炼成熔融金属。在1525°C的温度下从炉中取出合金铸铁的熔融金属。
[0093]将经熔炼后从炉中取出的合金铸铁的熔融金属通过注入孕育剂进行孕育。这里，孕育剂是钡硅铁合金，即FeSi72Ba2，并且其含量是熔融金属质量的0.7%。
[0094]通过壳型铸造工艺或熔模工艺铸造在前一步骤中进行孕育的合金铸铁的熔融金属，获得含有片状石墨和碳化物的珠光体铸铁的叶片。这里，碳化物含量是叶片总体积的25%。
[0095]将获得的叶片磨削成所需的形状。
[0096]然后，将叶片加热到910°C并且在同一温度下保持0.7小时。将加热后的叶片放入20°C的油中，然后冷却到室温，由此将基体结构转变成马氏体结构。将通过淬火获得的叶片加热到210°C，保持0.7小时，然后气冷到室温。
[0097]因此而获得的半制品叶片经过精磨和抛光，随后进行离子渗硫，从而在叶片的表面上形成厚0.008mm的硫化层。
[0098]实施例2
[0099]将包含按重量计的下述元素，即，C:3.2%, Si:2.0%, Mn:0.5%, Cr:0.2%、Mo:0.l%,Ti:0.04%,P<0.3%,S<0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。然后在1500°C的温度下取出该熔融金属。将FeSi72Ba2作为孕育剂以熔融金属质量的0.4%的量添加到熔融金属中。然后，通过壳型铸造工艺或熔模工艺铸造孕育后的熔融金属，由此获得其中含有体积比为15 %的碳化物的半制品叶片。
[0100]在磨削该半制品叶片后，将磨削的半制品叶片加热到860°C，在相同温度下保持0.5小时，放入10°C的油中以冷却至室温，由此转变成马氏体结构。将具有马氏体结构的半制品叶片加热到180°C，在相同的温度下保持0.5小时，然后气冷到室温。将气冷后的叶片依次通过精磨、抛光和离子渗硫进行加工，以在叶片的表面上形成一 0.005_厚的硫化层。
[0101]实施例3
[0102]将包含按重量计的下述元素，即，C:3.8%, Si:2.6%, Mn:1.0%, Cr:0.6%, Mo:0.6%,V:0.5%,B:0.l%,T1:0.15%,Nb:0.5%,Cu:0.5%、Ρ〈0.3%,S<0.1%和余量的铁
的原材料熔化成熔融金属。然后在1550°C的温度下取出该熔融金属。以熔融金属质量的0.1%添加作为孕育剂的FeSi72Ba2。然后，对孕育后的熔融金属通过壳型铸造工艺或熔模工艺进行铸造，以含有体积比相当于半制品叶片的30%的碳化物，从而被磨削成所需的形状。
[0103]将磨削后的叶片加热到950°C，且保持1.5小时。将加热后的叶片放入30°C的油中以冷却到室温，由此获得含有马氏体基体结构、碳化物和片状石墨的叶片。将获得的叶片加热到220°C，保持1.5小时，然后气冷到室温，由此来降低脆性。此后，实施精磨和抛光以获得叶片的最终形状，并实施离子渗硫以在叶片的表面上形成厚0.015mm的硫化层。
[0104]实施例4
[0105]根据实施例4，将包含按重量计的 C:3.3%, S1:2.l%,Mn:0.6%, Cr:0.3%,Mo:0.2%,V:0.2%,B:0.02%,T1:0.05%、Ρ〈0.3%,S<0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1515 °C的温 度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例1中的相同。
[0106]实施例5
[0107]根据实施例5，将包含按重量计的 C:3.3%, S1:2.2%, Mn:0.7%, Cr:0.4%,Mo:0.3%, V:0.2%,Ti:0.04 ~0.15%,Nb:0.1 %、P〈0.3%、S〈0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1510°C的温度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例1中的相同。
[0108]实施例6
[0109]根据实施例6，将包含按重量计的 C:3.4%, Si:2.3%, Mn:0.8%, Cr:0.4%,Mo:0.3%,V:0.3%,Ti:0.06 %、Cu:0.2%、Ρ〈0.3%,S<0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1520°C的温度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例1中的相同。
[0110]实施例7
[0111]根据实施例7，将包含按重量计的 C:3.6%, S1:2.4%, Mn:0.9%, Cr:0.5%,Mo:0.5%,B:0.05%,Ti:0.12%, Cu:0.3%,P<0.3%, S<0.1 % 和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1530°C的温度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例1中的相同。
[0112]实施例8
[0113]根据实施例8，将包含按重量计的 C:3.3%, S1:2.2%, Mn:0.7%, Cr:0.4%,Mo:
0.3%,Ti:0.04~0.15%,Nb:0.1%、P〈0.3%,S<0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1510°C的温度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例2中的相同。
[0114]实施例9
[0115]根据实施例9，将包含按重量计的 C:3.4%、S1:2.3%、Mn:0.8%、Cr:0.4%、Mo:
0.3%、T1:0.06 %、Cu:0.2%,P<0.3%,S<0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1520°C的温度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例2中的相同。
[0116]实施例10[0117]根据实施例10，将包含按重量计的 C:3.4%,S1:2.2%,Mn:0.7%,Cr:0.4%,Mo:
0.4%,V:0.3%,B:0.06%,Ti:0.l%,Cu:0.25%、Ρ〈0.3%,S<0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1535°C的温度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例3中的相同。
[0118]实施例11
[0119]根据实施例11，将包含按重量计的 C:3.8%,Si:2.6%,Mn:1.0%,Cr:0.6%,Mo:
0.6%,B:0.l%,Ti:0.15%,Nb:0.5%, Cu:0.5%、Ρ〈0.3%,S<0.1 %和余量的铁的原材料熔化成熔融金属。在1545°C的温度下取出该熔融金属。其他步骤与实施例3中的相同。
[0120]上述实施例的数据列于表1中。
[0121]表1
[0122][表1]
[0123]
【权利要求】
1.一种合金铸铁，按重量计，其包含:3.2~3.8%的C、2.0~2.6%的S1、0.5~1.0%的 Μη、0.2 ~0.6% 的 Cr、0.1 ~0.6 % 的 Μο、0.04 ~0.15% 的 T1、小于 0.3 % 的 P、小于0.1 %的S、和余量的Fe和外来杂质， 其中，该合金铸铁包含马氏体基体结构、片状石墨和体积比为15~30%的碳化物。
2.根据权利要 求1所述的合金铸铁，其中，所述合金铸铁在从熔化炉中取出的熔融金属状态下被添加入孕育剂。
3.根据权利要求2所述的合金铸铁，其中，所述孕育剂的添加量为熔融体质量的0.4~1.0%。
4.根据权利要求1所述的合金铸铁,其中，如下形成所述合金铸铁:经由淬火和回火来冷却铸型中的熔融金属以转变成马氏体基体结构。
5.根据权利要求4所述的合金铸铁，其中，如下实施所述淬火:使合金铸铁在860~950°C的温度下保持0.5~1.5小时，并油冷该合金铸铁至室温。
6.根据权利要求4所述的合金铸铁，其中，如下实施所述回火:使淬火后的合金铸铁在180~220°C的温度下保持0.5~1.5小时，并气冷该合金铸铁至室温。
7.根据权利要求4所述的合金铸铁，其进一步包含厚度为0.005~0.0015mm的硫化层，该硫化层是通过对已转变成马氏体基体结构的合金铸铁实施离子渗硫而形成的。
8.根据权利要求1所述的合金铸铁，其进一步包含按重量计0.01~0.5%的铌(Nb)。
9.根据权利要求8所述的合金铸铁，其进一步包含按重量计0.1~0.5%的钒(V)。
10.根据权利要求1所述的合金铸铁，其进一步包含按重量计0.06~0.01%的硼(B)。
11.根据权利要求1所述的合金铸铁，其进一步包含按重量计0.2~0.4%的铜(Cu)。
12.一种制造用于压缩机的叶片的方法，该方法包括: 熔炼步骤，其中制备按重量计包含3.2~3.8%的C、2.0~2.6%的S1、0.5~1.0%的Μη、0.2 ~0.6% 的 Cr、0.1 ~0.6%的]?0、0.04 ~0.15% 的 T1、小于 0.3% 的 P、小于 0.1%的S、和余量的Fe和外来杂质的熔融金属； 浇铸步骤，其中将该熔融金属注入铸型中，并冷却该熔融金属，获得包含片状石墨和按体积计15~30%的碳化物的半制品； 磨削步骤，其中将冷却后的半制品磨削成预定的形状；和 热处理步骤，其中对磨削后的半制品实施热处理以使其转变成马氏体基体结构。
13.根据权利要求12所述的方法，该方法进一步包括孕育步骤，其中取出熔融金属并将孕育剂注入到熔融金属中。
14.根据权利要求12所述的方法，其中，所述热处理步骤包括: 淬火过程，其中使磨削后的半制品在860~950°C的温度下保持0.5~1.5小时，并油冷该半制品至室温；和 回火过程，其中使淬火后的半制品在180~220°C的温度下保持0.5~1.5小时，并气冷该半制品至室温。
15.根据权利要求12所述的方法，该方法进一步包括精磨步骤，其中精细地磨削完全热处理后的半制品。
16.根据权利要求12所述的方法，该方法进一步包括离子渗硫步骤，其中在完全热处理后的半制品的表面上形成硫化层，该硫化层具有0.005~0.0015mm的厚度。
17.根据权利要求12所述的方法，其中，所述合金铸铁进一步包含按重量计0.01~0.5% 的铌(Nb)。
18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述合金铸铁进一步包含按重量计0.1~0.5%的钒(V)。
19.根据权利要求12所述的方法，其中，所述合金铸铁进一步包含按重量计0.06~0.01% 的硼(B)。
20.根据权利要求12所述的方法，其中，所述合金铸铁进一步包含按重量计0.2~0.4% 的铜(Cu)。
【文档编号】C22C37/00GK103930579SQ201280055816
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2012年11月14日 优先权日:2011年11月14日
【发明者】朴载奉 申请人:Lg电子株式会社