一種汽車齒輪用耐磨球墨鑄鐵件及其製備方法與流程
2023-07-13 18:11:51 1
本發明涉及一種汽車齒輪用耐磨球墨鑄鐵件及其製備方法，屬於球墨鑄鐵技術領域。
背景技術：
汽車的誕生已經有百年的歷史，發展迅速，目前已成為世界上最主要的交通工具和拉動經濟增長的重要驅動力，也是人們生活不可或缺的重要組成部分。鑄件是汽車產品零部件的重要構成之一，鑄件產品在汽車零部件上的應用佔有重要地位。汽車用鑄件的主要特點是形狀複雜、壁厚較薄、尺寸精度高、生產批量大、要求可靠性非常高等。汽車要儘可能低減輕自身重量，就要求鑄件既要輕，還要有很高的強度。過去許多汽車零部件用的材質是灰鑄鐵，如今大都改為球墨鑄鐵件。
齒輪，是汽車行業主要的基礎傳動元件，通常每輛汽車中有18-30個齒部，齒輪的質量直接影響汽車的噪聲、平穩性及使用壽命。齒輪在工作時受力較大，主要受衝擊摩擦力作用，齒輪的失效多以耐磨性不夠引起的過早尺寸超差而失效。因此，要求用於汽車齒輪的球墨鑄鐵件具有優異的耐磨性能。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種汽車齒輪用耐磨球墨鑄鐵件及其製備方法。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種汽車齒輪用耐磨球墨鑄鐵件，其各化學組分的重量百分比為：C 3.3-3.7%、Si 2.5-2.8%、Mn 0.2-0.4%、Cu 0.25-0.45%、Ni 0.2-0.3%、W 0.1-0.2%、V 0.05-0.1%、Ce 0.04-0.08%、Sm 0.03-0.06%、Gd 0.02-0.04%、P≤0.05%、S≤0.03%，餘量為Fe。
一種汽車齒輪用耐磨球墨鑄鐵件的製備方法，包括以下步驟：
（1）稱取生鐵、回爐鐵、矽鐵、錳鐵、廢鋼、回爐料等爐料加入到中頻感應電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1440-1480℃，待爐料全部熔化後，取樣分析並調整鐵液成分，達到要求後升溫至1460-1520℃，在功率為300-400W，轉速為500-1000r/min的條件下磁力攪拌15-20min，靜置25-35min，出爐；
（2）鐵液出爐前，先在球化包一側包壩的底部凹坑內加入相當於鐵液質量1.5-1.8%的稀土鎂矽球化劑，在球化劑上覆蓋相當於鐵液質量0.6-0.9%的矽鋇鈣孕育劑，然後在孕育劑表面均勻撒上一層潔淨、乾燥、無鏽的球鐵屑並搗實，鐵液出爐時，將鐵液通過蓋包小孔流入球化包內進行球化和孕育處理，溫度控制在1450-1500℃，待球化反應完畢後，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為500-600W，頻率為25-35kHz的條件下超聲震蕩30-40mim，並扒淨鐵液表面的浮渣，靜置20-25min，然後取樣製取三角試塊分析，檢測球化合格後即可進行澆注；
（3）澆注前，將球化包及提包烘烤至810-860℃，澆注溫度控制在1420-1460℃，澆注速度控制在0.5-0.8kg/s；
（4）對澆注成型的鑄件進行熱處理：先以25-45℃/h的速率升溫至450-600℃，保溫3-5h，再以40-60℃/h的速率升溫至930-970℃，保溫2-3h，再以30-50℃/h的速率降溫至510-560℃，保溫3-4h；然後投入120-160℃熱油中冷卻淬火，冷卻30-50s；最後在功率為400-500W的條件下微波加熱2-4h，再在功率為850-950W的條件下微波加熱1-2h，出爐空冷即可。
本發明的有益效果：
本發明在傳統汽車齒輪球墨鑄鐵件的成分基礎上加入了Ni、W 、V 、Ce 、Sm、Gd等金屬元素，並通過本發明的鑄造工藝生產出來的材料,具有較高的硬度和較好的耐磨性，布氏硬度由原來的380-410HBW提高到560-620HBW，大大提高了汽車齒輪球的使用壽命。
具體實施方式
一種汽車齒輪用耐磨球墨鑄鐵件，其各化學組分的重量百分比為：C 3.3-3.7%、Si 2.5-2.8%、Mn 0.2-0.4%、Cu 0.25-0.45%、Ni 0.2-0.3%、W 0.1-0.2%、V 0.05-0.1%、Ce 0.04-0.08%、Sm 0.03-0.06%、Gd 0.02-0.04%、P≤0.05%、S≤0.03%，餘量為Fe。
一種汽車齒輪用耐磨球墨鑄鐵件的製備方法，包括以下步驟：
（1）稱取生鐵、回爐鐵、矽鐵、錳鐵、廢鋼、回爐料等爐料加入到中頻感應電爐中進行熔煉，熔煉溫度為1460℃，待爐料全部熔化後，取樣分析並調整鐵液成分，達到要求後升溫至1500℃，在功率為350W，轉速為800r/min的條件下磁力攪拌18min，靜置30min，出爐；
（2）鐵液出爐前，先在球化包一側包壩的底部凹坑內加入相當於鐵液質量1.7%的稀土鎂矽球化劑，在球化劑上覆蓋相當於鐵液質量0.8%的矽鋇鈣孕育劑，然後在孕育劑表面均勻撒上一層潔淨、乾燥、無鏽的球鐵屑並搗實，鐵液出爐時，將鐵液通過蓋包小孔流入球化包內進行球化和孕育處理，溫度控制在1480℃，待球化反應完畢後，立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉，在功率為550W，頻率為30kHz的條件下超聲震蕩35mim，並扒淨鐵液表面的浮渣，靜置22min，然後取樣製取三角試塊分析，檢測球化合格後即可進行澆注；
（3）澆注前，將球化包及提包烘烤至840℃，澆注溫度控制在1440℃，澆注速度控制在0.7kg/s；
（4）對澆注成型的鑄件進行熱處理：先以35℃/h的速率升溫至480℃，保溫4h，再以50℃/h的速率升溫至950℃，保溫2.5h，再以40℃/h的速率降溫至540℃，保溫3h；然後投入140℃熱油中冷卻淬火，冷卻40s；最後在功率為450W的條件下微波加熱3h，再在功率為900W的條件下微波加熱1.5h，出爐空冷即可。
經檢驗，其力學性能為：抗拉強度879Mpa，屈服強度739Mpa，伸長率12.3%，布氏硬度594HBW。