合金、相应部件和制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种球墨铸铁合金、相应部件和制造方法。该球墨铸铁合金包含，除了添加元素以外，按重量计%的以下元素：3.5%至7%的Ni、0.5%至3%的Cu、0.15%至1%的Mo，余量是铁和不可避免的杂质。
【专利说明】合金、相应部件和制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种球墨铸铁合金。
【背景技术】
[0002]在现有技术中，已知例如齿轮缘(gear rim)用于向统床传送传动力矩。这些缘是以球墨铸铁或钢铁制成的。
[0003]在现有技术中，或根据AGMA6014 (分别是6114)标准或根据IS06336标准来计算
球墨铸铁齿轮缘。
[0004]根据IS06336标准，相对于硬度，根据相同标准的第5部分的曲线、σ Hlim (压应力)的曲线和oFlim (轮齿的齿根挠曲应力)给出最大容许应力。硬度越高，最大容许应力越大，因此通过齿轮缘传送的动力就越大。
[0005]在来自IS06336的现有曲线中，硬度范围扩大可达300HB，根据EN1563标准所产生的等级一球墨铸铁等级一其中仅考虑到使用回火铁素体、珠光体和马氏体基体(基质，matrix)的等级。
[0006]对于根据AGMA6014 (分别是6114)的计算，参考材料标准ASTM A536和IS01083。该曲线给出的相对于硬度的容许应力给出可达约340HB。但是对于高硬度，在该标准中没有对应的等级。
[0007]在齿轮缘上现有的铸铁等级给出可能达到最多320HB的硬度。对于非常大的动力，它们达到它们的使用限度并且目前唯一的解决办法是通过转化为铸钢来改变该材料。通过淬火(quenching)随后回火来获得320HB硬度的现有铸铁。
[0008]也存在根据EN1564的等级一通过分步淬火获得球墨铸铁的等级，称为ADI铸铁一对此其σ—和σ Flim的值也根据硬度间隔(hardness interval)限定。在盐浴中完成逐步的淬火。为了产生齿轮缘，将需要安装有大尺寸的平底盘(pan)。
【发明内容】
[0009]本发明的目的是给出制造铸铁部件的可能性，该铸铁部件的可传送动力是显著的。尤其是，本发明的目的是给出制备铸铁部件的可能性，如用球墨铸铁制造的特别大尺寸的齿轮缘。目的是开发一种特别是利用简单和经济的热处理方法达到这些标准的合金等级。
[0010]为了该目的，本发明的目的是如权利要求1中指出的合金。
[0011]根据特定的实施方式，该合金包括在权利要求2至8中指出的一种或多种性质。
[0012]本发明的目的也是以如上文描述的合金制造的部件，该部件限定在权利要求9和10中。
[0013]本发明也涉及限定在权利要求11至13中的用于制备部件的方法。
[0014]在阅读随后仅以实施例给出的描述之后，将更好地理解本发明。
[0015]本发明的目的是一种球墨铸铁合金。其给出获得高硬度，因此特别是在大尺寸的部件上获得高容许应力的可能性。
[0016]例如，该部件是钝齿轮、或齿轮缘、或齿轮、或齿轮冠。优选地，该部件是大尺寸的部件，即该部件具有的最大尺寸至少是2000mm。优选地，该部件具有至少2000mm、或至少3000mm、或至少6000mm的外径。例如,通常部件的最大部分,齿的宽度具有至少150_、或至少250mm、或至少550mm的轴向厚度。根据本发明的齿轮缘具有至少80mm、或至少120mm、或至少150mm的缘厚度，以及至少10、或至少16、或至少22、或至少25的模量。
[0017]优选地，使用回火热处理来获得高硬度。硬度取决于合金的组成并且可选地取决于在部件加工过程中所经受的各种热处理，无论是在铸塑之后的冷却过程中还是在随后的烘烤过程中。
【具体实施方式】
[0018]随后以总重量的按重量计％给出所有指标。
[0019]本发明的第一方面是合金的化学组成。
[0020]该合金是含有球墨的铸铁。
[0021]其基本组分是铁、添加元素(addition element)和不可避免的杂质。添加元素是碳(C)、娃(Si)、和镁(Mg)。因此形成合金的余量的元素是铁(Fe)。
[0022]通常，除了基本组分外，该合金还包括3.5`%至7%的镍(Ni )、0.5%至3%的铜(Cu )和0.15%至1%的钥(Mo)。
[0023]此外，该合金可以包括可达1%或可达0.8%的猛(Mn)。
[0024]此外，该合金可以包括可达0.4%的铬(Cr)。
[0025]此外，该合金可以包括2.5%至4%的碳(C)和1.5%至4.4%的硅(Si )。
[0026]该合金的镍(Ni)含量可以是至少3.5%、4%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、或 4.8%且至多 7%、6.5%、6%、或 5.8%ο
[0027]可以包括至少0.15%、0.25%、或0.3%且至多1%、0.8%、或0.5%的钥(Mo)含量。
[0028]可以包括至少0.5%、1%、或1.5%且至多3%、2.5%、或2.2%的铜(Cu)含量。
[0029]应当注意上文的下限含量和上限含量是彼此独立地。例如，因此可以包括4.4%至7%的镍含量。
[0030]可以包括3%至3.6%的碳(C)含量。
[0031]可以包括1.8%至2.4%的硅(Si)含量。
[0032]铬(Cr)含量可以低于0.2%。
[0033]锰(Mn)含量可以高于0.2%。
[0034]根据本发明的合金可以由上述元素组成，由此可选的元素/多种可选的元素或痕量存在的元素是猛(Mn)、和/或铬(Cr)、和/或磷(P)、和/或硫。
[0035]根据实施例，除了铁(Fe)和不可避免的杂质以外，该合金包含以下元素，其中示出了极限值:
[0036]
【权利要求】
1.一种球墨铸铁合金，除了添加元素以外，还包含按重量％计的以下元素:
-3.5% 至 7% 的镍(Ni)，
-0.5% 至 3% 的铜(Cu)，
-0.15% 至 1% 的钥(Mo)， 余量是铁(Fe)和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的合金，其中，所述添加元素包括: -2.5%至4%的碳(C)，和/或
-1.5% 至 4.4% 的硅(Si)。
3.根据权利要求1或2所述的合金，其中，所述添加元素包括:
-0.02% 至 0.1% 的镁(Mg)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的合金，包含: -(1% 或≤ 0.8% 的锰(Mn)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的合金，包含: -≤0.4%的铬(Cr)和/或 -≤0.04%的磷(P)和/或 -≤ 0.015% 的硫(S)。
6.根据前述权利要求中任一项所述的合金，包含:
-至少 3.5%、4%、4.1%、4.2%、4.3%、4.4%、4.5%、或 4.8% 且至多 7%、6.5%、6%、或 5.8% 的镍(Ni)。
7.根据前述权利要求中任一项所述的合金，包含:
-至少 0.5%、1%、或 1.5% 且至多 3%、2.5%、或 2.2% 的铜(Cu)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的合金，包含:
-至少 0.15%、0.25% 、或 0.3% 且至多 1%、0.8%、或 0.5% 的钥(Mo)。
9.一种由合金制造的部件，其特征在于，所述合金是根据前述权利要求中任一项所述的合金，特别地，所述部件是钝齿轮，尤其是齿轮缘。
10.根据权利要求9所述的部件，其特征在于，所述部件是大尺寸的部件，即所述部件的最大尺寸是至少2000mm。
11.一种用于制造根 据权利要求9或权利要求10所述的部件的方法，其特征在于以下步骤: -将粗制铸坯浇铸到模具中， -特别是在所述模具中使所述粗制铸坯冷却，由此获得所述部件。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，热处理所述粗制铸坯，尤其是通过回火。
13.根据权利要求11或12中任一项所述的方法，其中，使铸坯冷却的步骤是缓慢冷却所述部件的步骤，特别是低于100°C /h、80°C /h或50°C /h。
【文档编号】C22C37/08GK103572148SQ201310311365
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年7月23日 优先权日:2012年7月23日
【发明者】让-巴蒂斯特·普吕尼耶 申请人:渡轮船长公司