一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件及其制备方法，该球墨铸铁件的各化学组分的重量百分比为：C 3.8?4.1%、Si 2.4?2.7%、Mn 0.5?0.9%、Ni 0.4?0.8%、Mo 0.3?0.6%、Ti 0.2?0.4%、Ge 0.15?0.3%、Y 0.1?0.2%、Ho 0.05?0.1%、P≤0.06%、S≤0.04%，余量为Fe。本发明通过优化合金的化学成分，Ni、Ti、Ge等元素的加入能显著提高球墨铸铁的强度、韧性和抗疲劳能力，Mo、Y、Ho等元素的加入能够使晶粒细化，使得材料对热疲劳裂纹萌生和扩展具有很强的抗力。本发明汽车凸轮轴用球墨铸铁件不仅具有较高的机械强度和较好的韧性，还具有优异的抗疲劳性能。
【专利说明】
一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件及其制备方法，属于球墨铸铁技术领域。
【背景技术】
[0002]汽车的诞生已经有百年的历史，发展迅速，目前已成为世界上最主要的交通工具和拉动经济增长的重要驱动力，也是人们生活不可或缺的重要组成部分。铸件是汽车产品零部件的重要构成之一，铸件产品在汽车零部件上的应用占有重要地位。汽车用铸件的主要特点是形状复杂、壁厚较薄、尺寸精度高、生产批量大、要求可靠性非常高等。汽车要尽可能低减轻自身重量，就要求铸件既要轻，还要有很高的强度。过去许多汽车零部件用的材质是灰铸铁，如今大都改为球墨铸铁件。
[0003]凸轮轴是汽车发动机中的一个关键部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。虽然在四冲程发动机里凸轮轴的转速是曲轴的一半(在二冲程发动机中凸轮轴的转速与曲轴相同)，不过通常它的转速依然很高，而且需要承受很大的扭矩，因此，要求用于汽车凸轮轴的球墨铸铁件具有优异的抗疲劳性能。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件及其制备方法。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为:C 3.8-4.l%、Si2.4-2.7%^Mn 0.5-0.9%^Ni 0.4-0.8%^Mo 0.3_0.6%、Ti 0.2-0.4%^Ge 0.15_0.3%、Υ 0.Ι-Ο.2%、Ηο 0.05-0.1%、Ρ彡0.06%、S彡0.04%，余量为Fe。
[0006]—种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤:
(1)称取生铁、废钢、回炉料、钼铁、锰铁、镍铁等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1480-150(TC，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1540-1570°C，在功率为250-350W，转速为800-1200r/min的条件下磁力搅拌12-16min，静置20-30min，出炉；
(2)铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.0-1.5%的稀土钡钙镁硅铁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.4-0.7%的硅钡孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁肩并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1490-15300C，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为400-500W，频率为20-30kHz的条件下超声震荡35-45mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置15-20min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；
(3)浇注前，将球化包及提包烘烤至800-850°(:，浇注温度控制在1450-1480°(:，浇注速度控制在0.3-0.5kg/s; (4)对浇注成型的铸件进行热处理:先以80-100°C/h的速率升温至940-980°C，保温2-3h，再以30-50°C/h的速率降温至490-530°C，保温4-5h;然后投入80-120°C温油中冷却淬火，冷却15-30s;最后在功率为250-350W的条件下微波加热4-6h，再在功率为800-900W的条件下微波加热I_3h，出炉空冷即可。
[0007]本发明的有益效果:
本发明通过优化合金的化学成分，N1、T1、Ge等元素的加入能显著提高球墨铸铁的强度、韧性和抗疲劳能力，Mo、Y、Ho等元素的加入能够使晶粒细化，使得材料对热疲劳裂纹萌生和扩展具有很强的抗力。本发明汽车凸轮轴用球墨铸铁件不仅具有较高的机械强度和较好的韧性，还具有优异的抗疲劳性能。
【具体实施方式】
[0008]—种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件，其各化学组分的重量百分比为:C 3.8-4.1%、Si 2.4-2.7%^Mn 0.5-0.9%^Ni 0.4-0.8%^Mo 0.3_0.6%、Ti 0.2-0.4%^Ge 0.15-0.3%、Υ 0.1-0.2%、Ηο 0.05-0.1%、P<0.06%、S<0.04%，余量为Fe。
[0009]一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件的制备方法，包括以下步骤:
(1)称取生铁、废钢、回炉料、钼铁、锰铁、镍铁等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1490°c，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1550°C，在功率为300W，转速为1000r/min的条件下磁力搅拌14min，静置25min，出炉；
(2)铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.2%的稀土钡钙镁硅铁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.5%的硅钡孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁肩并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1510°C，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为450W，频率为25kHz的条件下超声震荡40mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置18min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注；
(3 )浇注前，将球化包及提包烘烤至820 °C，浇注温度控制在1465 °C,浇注速度控制在0.4kg/s；
(4)对浇注成型的铸件进行热处理:先以90 °C/h的速率升温至960 0C，保温2.5h，再以40°C/h的速率降温510°C，保温4h;然后投入100°C温油中冷却淬火，冷却25s;最后在功率为300W的条件下微波加热5h，再在功率为850W的条件下微波加热2h，出炉空冷即可。
[0010]经检验，其力学性能为:抗拉强度79IMpa，屈服强度654Mpa，伸长率12.6%，疲劳强度412Mpa。
【主权项】
1.一种汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件，其特征在于，其各化学组分的重量百分比为:C 3.8-4.1%、Si 2.4-2.7%^Mn 0.5-0.9%^Ni 0.4-0.8%^Mo 0.3-0.6%、Ti 0.2-0.4%^Ge0.15-0.3%、Y 0.1-0.2%、Ηο 0.05-0.1%、Ρ彡0.06%、S彡0.04%，余量为Fe。2.—种如权利要求1所述的汽车凸轮轴用抗疲劳球墨铸铁件的制备方法，其特征在于包括以下步骤: 称取生铁、废钢、回炉料、钼铁、锰铁、镍铁等炉料加入到中频感应电炉中进行熔炼，熔炼温度为1480-150(TC，待炉料全部熔化后，取样分析并调整铁液成分，达到要求后升温至1540-1570 °C，在功率为250-350W，转速为800-1200r/min的条件下磁力搅拌12-16min，静置20-30min，出炉； 铁液出炉前，先在球化包一侧包坝的底部凹坑内加入相当于铁液质量1.0-1.5%的稀土钡钙镁硅铁球化剂，在球化剂上覆盖相当于铁液质量0.4-0.7%的硅钡孕育剂，然后在孕育剂表面均匀撒上一层洁净、干燥、无锈的球铁肩并捣实，铁液出炉时，将铁液通过盖包小孔流入球化包内进行球化和孕育处理，温度控制在1490-1530°C，待球化反应完毕后，立即在铁液表面撒集膨胀珍珠岩粉，在功率为400-500W，频率为20-30kHz的条件下超声震荡35-45mim，并扒净铁液表面的浮渣，静置15-20min，然后取样制取三角试块分析，检测球化合格后即可进行浇注； 浇注前，将球化包及提包烘烤至800-850 °C，浇注温度控制在1450-1480 °C，浇注速度控制在 0.3-0.5kg/s; (4)对浇注成型的铸件进行热处理:先以80-100°C/h的速率升温至940-980°C，保温2-3h，再以30-50°C/h的速率降温至490-530°C，保温4-5h;然后投入80-120°C温油中冷却淬火，冷却15-30s;最后在功率为250-350W的条件下微波加热4-6h，再在功率为800-900W的条件下微波加热I_3h，出炉空冷即可。
【文档编号】C21D5/00GK106048403SQ201610681020
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年8月18日
【发明人】王春基, 潘桂林
【申请人】江阴联华铸造有限公司