一种汽车转向节的球墨铸铁材料及其制备方法与流程

本发明涉及汽车转向节，特别是一种汽车转向节的球墨铸铁材料及其制备方法。

背景技术：

1、转向节(steering knuckle)又称"羊角"，是汽车转向桥中的重要零件之一，能够使汽车稳定行驶并灵敏传递行驶方向。转向节的功用是传递并承受汽车前部载荷，支承并带动前轮绕主销转动而使汽车转向。在汽车行驶状态下，它承受着多变的冲击载荷，因此，要求其具有很高的强度。

2、现有技术中，公开号为cn104087819、名称为一种轿车转向节用铸态低温强韧铁素体球铁材料及其制备方法的中国发明专利，其提供一种抗拉强度大于480mpa，屈服强度大于360mpa，延伸率大于18％，硬度hb165-200；球化率不低于85％和铁素体含量不低于90％的铸铁材料，但是该材料在用于制造一些商用车的转向节时，尤其是一些重卡、挂车或者货车等大载量承重多车型的转向节，该材料的硬度和机械性能仍然与使用要求具有一定距离，在长期使用中，容易出现裂纹，形变等问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种汽车转向节的球墨铸铁材料及其制备方法，以解决一般铸铁材料的硬度和机械性能不能满足制造商用车的转向节，容易出现裂纹，形变等问题的问题。

2、为解决上述的技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种汽车转向节的球磨铸铁材料，各组分及质量百分比为：生铁60～62％、q235钢材36～38％、增碳剂1～1.4％、硅铁0.3～0.5％、电解铜0.4～0.5％和锡0.02～0.05％。

4、进一步的技术方案是：生铁60.9％、q235钢材37％、增碳剂1.2％、硅铁0.4％、电解铜0.46％和锡0.04％。

5、进一步的技术方案是：所述球磨铸铁材料的化学成分：c 3.75～3.9％、si 1.4～1.5％、mn0.5～0.6％、s≤0.025％、p≤0.05％、cu 0.55～0.65％、sn 0.025～0.03％，余量为铁与其他不可避免的杂质。

6、进一步的技术方案是：所述生铁的化学成分为：c＞3.3％，si≤0.1％，mn 0.2-0.5％，s0.02-0.04％，p 0.05-0.07％。

7、一种汽车转向节铸钢材料的制备方法，包括以下步骤：

8、s1、配料：按照上述各组分及质量百分比进行配料；

9、s2、熔炼：将配料按照顺序投入熔炼炉中，首先，投入生铁和q235钢材；然后，当熔炼至炉底出现铁液后再陆续加入增碳剂；最后，生铁和q235钢材全部熔化后，方可加入硅铁、电解铜、锡，得到铁水；

10、s3、铁水检测:铁水温度达到1450℃后，在铁水表面向下150mm左右取样检测原铁水化学成分，检测是否合格，成分不合格投入适当的配料进行调整，直至检测合格。

11、s4、铁水出炉:铁水的化学成分合格后，将铁水温度提高至1500℃后出铁，出铁温度在1400～1420℃之间；

12、s5、球化处理:采用φ13的m26包芯线且用量为20m/t铁水，si70包芯孕育线且用量为20m/t铁水，球化处理时长60～80s，球化处理结束后扒干净铁水表面浮渣方可转包，转包时随流孕育，采用粒度1～3mm的硅钡孕育剂且用量为3kg/t铁水；

13、s6、浇注:铁水转包后再次扒渣，同时测量浇前铁水温度，控制在1400～1420℃之间，铁水包做好避渣措施进入浇注，球化处理结束到浇注结束时长不得超过10min，浇注过程中采用0.3-1mm的硅钡孕育剂随流孕育0.15％。

14、进一步的技术方案是：所述s2中，将球磨铸铁材料的加工废料作为回炉料加入熔炼炉中，加入量为铁水总质量的34～36％。

15、进一步的技术方案是：所述s2中，增碳剂要在生铁和q235钢材熔炼到75％前加完。

16、进一步的技术方案是：所述s2中，熔炼过程中大功率快速熔炼，中途不得停炉，防止增碳剂全部翻到铁水上面。

17、与现有技术相比，本发明至少能达到以下有益效果之一的是：

18、本发明中的球墨铸铁材料低碳和少硅，碳、硅都是猛烈地促进石墨化的元素，降低碳当量、硅当量可削减石墨数量、细化石墨、增加初析奥氏体枝晶数量，从而提高灰铸铁的力学性能；锰本身是稳定碳化物、阻碍石墨化的元素，在铸铁中具有稳定和细化珠光体作用，增加量有利于强度、硬度的提高；铜是生产灰铸铁最常参加的合金元素，铜熔点低(1083℃)，易熔解，合金化效果好，铜的石墨化力量约为硅的1/5，提高铜当量有利于降低铸铁的白口倾向，也能降低奥氏体转变的临界温度，因此铜能促进珠光体的形成，增加珠光体的含量，同时能细化珠光体和强化珠光体及其中的铁素体，因而增加铸铁的硬度及强度；提高锡当量，有利于增加珠光体，提高硬度，控制在合理范围避免过大降低铸件的切削性能。

19、在熔炼球墨铸铁材料时，控制增碳剂的加入时机，进而瞬间提高碳当量，提高奥氏体晶体数目，控制硅铁的加入时机，防止过热或者过长加热硅铁，使熔液内已有的异质核心消逝或成效下降，使奥氏体晶粒数目削减；在铁水出炉时，刻意提高出铁温度，有利于防止瞬冷造成晶体破碎，以及具有保留温度来做球化处理；控制浇注，防止时间过长，导致铁水温度下降，随氧增多，共晶团数增多，铸铁的缩松倾向增大保证生产出的铸件机械性能好，硬度好，满足一些商用车的转向节时，尤其是一些重卡、挂车或者货车等大载量承重多车型的转向节生产。

技术特征：

1.一种汽车转向节的球墨铸铁材料，其特征在于，各组分及质量百分比为：生铁60～62％、q235钢材36～38％、增碳剂1～1.4％、硅铁0.3～0.5％、电解铜0.4～0.5％和锡0.02～0.05％。

2.根据权利要求1所述的汽车转向节的球墨铸铁材料，其特征在于：生铁60.9％、q235钢材37％、增碳剂1.2％、硅铁0.4％、电解铜0.46％和锡0.04％。

3.根据权利要求1或2任一项所述的汽车转向节的球墨铸铁材料，其特征在于，所述球磨铸铁材料的化学成分：c 3.75～3.9％、si 1.4～1.5％、mn 0.5～0.6％、s≤0.025％、p≤0.05％、cu 0.55～0.65％、sn 0.025～0.03％，余量为铁与其他不可避免的杂质。

4.根据权利要求1所述的汽车转向节的球墨铸铁材料，其特征在于，所述生铁的化学成分为：c＞3.3％，si≤0.1％，mn 0.2-0.5％，s 0.02-0.04％，p 0.05-0.07％。

5.一种汽车转向节铸钢材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的汽车转向节铸钢材料的制备方法，其特征在于：所述s2中，将球磨铸铁材料的加工废料作为回炉料加入熔炼炉中，加入量为铁水总质量的34～36％。

7.根据权利要求1所述的汽车转向节铸钢材料的制备方法，其特征在于：所述s2中，增碳剂要在生铁和q235钢材熔炼到75％前加完。

8.根据权利要求1所述的汽车转向节铸钢材料的制备方法，其特征在于：所述s2中，熔炼过程中大功率快速熔炼，中途不得停炉，防止增碳剂全部翻到铁水上面。

技术总结
本发明公开了一种汽车转向节的球墨铸铁材料及其制备方法，球墨铸铁材料的各组分及质量百分比为：生铁60～62％、Q235钢材36～38％、增碳剂1～1.4％、硅铁0.3～0.5％、电解铜0.4～0.5％和锡0.02～0.05％，球墨铸铁材料的化学成分：C 3.75～3.9％、Si 1.4～1.5％、Mn 0.5～0.6％、S≤0.025％、P≤0.05％、Cu 0.55～0.65％、Sn 0.025～0.03％，余量为铁与其他不可避免的杂质。经过配料、熔炼、铁水检测、球化处理、浇注步骤生产汽车转向节。该球墨铸铁材料生产出的铸件机械性能好，硬度好，满足一些商用车的转向节时，尤其是一些重卡、挂车或者货车等大载量承重多车型的转向节生产。

技术研发人员：赵水军,林军凯,罗晓晗,韩志强,郭玉海
受保护的技术使用者：林州市恒生科技装备有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15