一种高强度蠕墨铸铁高压阀体材料的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种高强度蠕墨铸铁高压阀体材料，所述的高强度蠕墨铸铁高压阀体材料的化学成分按重量百分比计为：C3.5～4.0％，Si1.8～2.7％，Mn0.4～0.8％，S≤0.02％，P≤0.06％，Mo0.4～0.7％，Cu0.40～0.60％，Ti0.1％～0.2％，V0.08～0.15％，Mg0.013～0.022％，Re0.021～0.045％，其余为铁，用占铁液总质量0.8～1.5％的复合蠕化剂进行蠕化处理，用占铁液总质量0.3～0.6％的75硅铁孕育剂进行孕育处理，该蠕墨铸铁材料抗拉强度≥600Mpa，延伸率≥3.5％，致密度好，导热散热性能优良，抗热疲劳性能好，熔铸工艺简单，利用该高强度蠕墨铸铁材料生产的高压阀体铸件能很好地满足大型挖掘机用高压阀体的使用要求，而且成本低。
【专利说明】一种高强度蠕墨铸铁高压阀体材料
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及铸造领域，尤其涉及挖掘机用高压阀体铸件。
【背景技术】
[0002]挖掘机作为工程机械的领头羊，是具有类似于人手的挖掘机械装置，自由度大，能完成复杂的工程作业。而这些多自由度的动作，是由挖掘机的核心部件-多路控制阀完成的，因此，挖掘机的性能，很大一部分要依靠多路阀的操纵性能。多路控制阀质量取决于阀体的质量，这是因为大型挖掘机用多路控制阀在使用过程中要承受很高的压力，一般在35Mpa以上，因此要求阀体铸件要有很高的强度，同时要求组织致密，以防在高压下出现渗漏故障。另外，由于挖掘机使用过程中的油温高达90°C以上，在此温度下长期使用，要求阀体材料还要具有良好的高温力学性能、导热散热性能和抗热疲劳性能。目前，大型挖掘机用高压阀体一般使用国标牌号为QT500-7球墨铸铁材料，这种材料虽然具有较高的强度，但其组织致密度低，容易发生渗漏故障，而且其导热散热性能及热疲劳性能欠佳，使用寿命短。蠕墨铸铁铸造性能优于球墨铸铁，力学性能高于灰口铸铁，具有优良的抗热疲劳性和导热性，是阀体铸件的理想材料。传统蠕墨铸铁蠕化处理工艺范围很窄，蠕化率低，不能满足高压阀体的性能要求。
【发明内容】
[0003]1.本发明针对大型挖掘机用高压阀体铸件性能的不足，开发一种铸态高强度合金蠕墨铸铁材料，应用该蠕墨铸铁材料生产的阀体铸件抗拉强度高、致密度好、工艺简单，能很好地满足大型挖掘机用高压阀体的使用要求。
[0004]2.本发明所述一种高强度蠕墨铸铁高压阀体材料的技术方案是:高强度蠕墨铸铁的组成为含有以下质量百分数的元素:C3.5~4.0%，Sil.8~2.7%，Mn0.4~0.8%，Mo0.4 ~0.7%, Cu0.40 ~0.60%,Ti0.1 %~0.2%，V0.08 ~0.15%, Mg0.013 ~0.022%,Re0.021~0.045 %，其余为铁和杂质元素，杂质元素的质量百分数为:S ≤0.02%，P ≤ 0.06%。
[0005]具体熔炼工艺是:
[0006](I)配料:按C、S1、Mn质量百分比选取QlO生铁60~70%，回炉料15~20%，Q235 废钢 15 ~20% ;
[0007](2)合金化处理:按合金元素质量百分比计算合金元素加入量:Mo0.4~0.7%，Cu0.40~0.60%，其中元素Mo以FeMo60钥铁加入，元素Cu以紫铜加入；
[0008](3)熔炼:采用中频感应电炉熔炼，投料顺序为QlO新生铁一回炉料一Q235废钢—60钥铁一紫铜，经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，在1520~1560°C温度之间将铁水出炉；
[0009](4)蠕化处理:用占铁液总质量0.8~1.5 %的复合蠕化剂进行蠕化处理，采用包底冲入法工艺，复合蠕化剂采用下列原料配制炼成:FeSiMg8Re7稀土镁硅铁8%，FeV60钒铁2%，FeTi70钛铁2%，SiCa31硅钙合金3%，其余为铁；
[0010](5)孕育处理:采用75硅铁孕育剂进行孕育处理，加入量为铁液总质量0.3~0.6%，其中，三分之二的75硅铁孕育剂在蠕化处理的同时进行孕育处理，另外三分之一的75硅铁孕育剂在浇注时进行随流孕育处理；
[0011](6)取样检验:浇注光谱化学成分分析试样,化学成分合格方可进行浇注；
[0012](7)浇注:浇注温度1300~1420°C并随炉浇注单铸拉伸试棒；
[0013](8)本发明螺墨铸铁材料的铸态组织为:螺虫状石墨> 90+珠光体基体,基体组织珠光体含量> 95%，单铸拉伸试棒力学性能为:抗拉强度> 600Mpa，延伸率> 3.5%。
[0014]3.本发明的有益效果是: [0015](I)利用本发明蠕墨铸铁材料替代QT500-7球墨铸铁生产高压阀体铸件，不需要热处理即能完全满足其强度性能要求，蠕墨铸铁件残余应力低，也不需要去应力退火处理，因而生产成本低；
[0016](2)蠕墨铸铁铸造性能好，采用本发明高强度蠕墨铸铁生产的高压阀体铸件组织致密，不易出现缩松缩孔等缺陷，解决了球墨铸铁高压阀体常出现的渗漏故障；
[0017](3)本发明所述的蠕墨铸铁材料的石墨形态呈蠕虫状的，导热、散热性能比球墨铸铁要好很多，有利于降低挖掘机液压系统的油温；
[0018](4)蠕墨铸铁的抗热疲劳性能比球墨铸铁好，利用本发明高强度蠕墨铸铁生产的高压阀体铸件长期使用尺寸稳定，使用质量高。
【具体实施方式】
[0019]实施例一
[0020](I)炉料配比:按C、S1、Mn质量百分比中间值计算选取QlO生铁60~70%，回炉料 15 ~20%，Q235 废钢 15 ~20% ；
[0021](2)合金化处理:按合金元素质量百分比计算合金元素加入量:Mo0.4 %，Cu0.60%，其中元素Mo以FeMo60钥铁加入，元素Cu以紫铜加入；
[0022](3)熔炼:采用中频感应电炉熔炼，投料顺序为QlO新生铁一回炉料一废钢一60钥铁一紫铜，经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，铁水出炉温度为1520°C左右；
[0023](4)蠕化处理:蠕化处理采用本发明所述复合蠕化剂，加入量为铁水质量的
0.8%，采用包底冲入法工艺；
[0024](5)孕育处理:在包底加入铁液质量0.2%的75硅铁孕育剂，在蠕化处理的同时进行孕育处理；
[0025](6)取样检验:浇注光谱化学成分分析试样，化学成分分析结果按质量百分比计为 C3.56%, Sil.81%, Mn0.67%, Mo0.41%, Cu0.58%, Ti0.12%, V0.081%, Mg0.015%,Re0.028%, S0.01%, P0.56%，其余为Fe及不可避免的其他杂质；
[0026](7)浇注:浇注温度为1300°C，浇注时，将占铁液质量0.1%的75硅铁孕育剂进行随流孕育处理，并随炉浇注拉伸试棒；
[0027](8)浇注的拉伸试棒力学性能为:抗拉强度658Mpa，延伸率3.8%。
[0028]实施例二[0029](I)炉料配比:按C、S1、Mn质量百分比中间值计算选取QlO生铁60~70%，回炉料 15 ~20%，Q235 废钢 15 ~20% ；
[0030](2)合金化处理:按合金元素质量百分比计算合金元素加入量:Mo0.55%，Cu0.50%，其中元素Mo以FeMo60钥铁加入，元素Cu以纯金属形式加入；
[0031](3)熔炼:采用中频感应电炉熔炼，投料顺序为QlO新生铁一回炉料一废钢一60钥铁一紫铜5kg，经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，铁水出炉温度为1540°C ；
[0032](4)蠕化处理:蠕化处理采用本发明所述复合蠕化剂，加入量为铁水质量的1.1%，采用包底冲入法工艺；
[0033](5)孕育处理:在包底加入铁液质量0.3%的75硅铁孕育剂，在蠕化处理的同时进行孕育处理；
[0034](6)取样检验:利用光谱检验化学成分，化学成分按质量百分比计C3.85%，Sil.91%, Mn0.58%, Mo0.58%, Cu0.52%, Ti0.13%, V0.12%, Mg0.018%, Re0.031%,S0.015%, P0.55%，其余为Fe及不可避免的其他杂质；
[0035](7)浇注:浇注温度控制在为1350°C，浇注时，将占铁液质量0.15%的75硅铁孕育剂进行随流孕育处理，并随炉浇注拉伸试棒；
[0036](9)浇注的拉伸试棒力学性能为:抗拉强度726Mpa，延伸率3.65%。
[0037]实施例三
[0038](I)炉料配比:按C、S1、Mn质量百分比中间值计算选取QlO生铁60~70%，回炉料 15 ~20%，Q235 废钢 15 ~20% ；
[0039](2)合金化处理:按合金元素质量百分比计算合金元素加入量:Mo0.70%，Cu0.40%，其中元素Mo以FeMo60钥铁加入，元素Cu以纯金属形式加入；
[0040](3)熔炼:采用中频感应电炉熔炼，投料顺序为QlO新生铁一回炉料一废钢一60钥铁一紫铜5kg，经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，铁水出炉温度为1560°C ；
[0041](4)蠕化处理:蠕化处理采用本发明所述复合蠕化剂，加入量为铁水质量的1.5%，采用包底冲入法工艺；
[0042](5)孕育处理:在包底加入铁液质量0.4%的75硅铁孕育剂，在蠕化处理的同时进行孕育处理；
[0043](6)取样检验:浇注光谱化学成分分析试样，化学成分分析结果按质量百分比计为 C3.98%, Sil.92%, Mn0.55%, Mo0.68%, Cu0.42%, Ti0.15%, V0.13%, Mg0.020%,Re0.032%, S0.02%, P0.52%，其余为Fe及不可避免的其他杂质；
[0044](7)浇注:浇注温度 为1400°C，浇注时，将占铁液质量0.2%的75硅铁孕育剂进行随流孕育处理，并随炉浇注拉伸试棒；
[0045](8)浇注的拉伸试棒力学性能为:抗拉强度632Mpa，延伸率3.95%。
【权利要求】
1.一种高强度蠕墨铸铁高压阀体材料，含有以下质量百分数的元素:C3.5~4.0%，Sil.8 ~2.7%，Mn0.4 ~0.8%，其特征在于还含有:Mo0.4 ~0.7%，Cu0.40 ~0.60%，Ti0.1%~0.2%,V0.08 ~0.15%,Mg0.013 ~0.022%,Re0.021 ~0.045%，其余为 Fe 和杂质元素，其中SS 0.02%, P^0.06%，用占铁液总质量0.8~1.5%的复合蠕化剂进行蠕化处理，用占铁液总质量0.3~0.6%的75硅铁孕育剂进行孕育处理。
2.根据权利要求1所述一种铸态高强度蠕墨铸铁高压阀体材料，其特征在于所述复合蠕化剂采用下列原料配制炼成:FeSiMgSRe7稀土镁硅铁8%，FeV60钒铁2%，FeTi70钛铁2%, SiCa31硅钙合金3%，其余为铁。
【文档编号】C22C37/10GK103741017SQ201410004718
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】王桂青, 程贵勤 申请人:山东建筑大学