[发明专利]球墨铸铁曲轴的组份及其生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及由球墨铸铁制成的曲轴的组成成份，具体地说是一种具有高强度、高韧性的球墨铸铁曲轴的组份以及提供其生产方法。

背景技术

曲轴是发动机的关键部件之一，曲轴在工作时承受大的负荷和不断变化的弯矩及扭矩作用，曲轴的强度和刚度对发动机的可靠性有决定性影响。曲轴常见的失效形式有强度值不足导致的疲劳断裂及硬度值低造成的磨损，因此在曲轴的生产制造过程中对其强度、硬度及韧性提出了很高的要求。

球墨铸铁曲轴因具有良好的耐磨性、减震性、可加工性以及高的性价比，目前在柴油机械等重型设备中广泛采用，所用球墨铸铁曲轴的硬度值在240HB-260HB之间，抗拉强度为815MPa，延伸率为2.3％。为实现节能减排的要求，目前中等功率的发动机在向着高速、高功率、增压方向发展，这样使曲轴所承受的载荷增加，传送的弯矩及扭矩更大而且变化更加频繁，所以对曲轴材料的综合机械性能提出更高的要求。现有的球墨铸铁曲轴存在突出的问题在于不能在保证高强度的同时兼有高的韧性，所以现有的球墨铸铁曲轴的制造材料本身的特性成为制约高速化、高功率化，实现节能减排发展目的的首要因素。

发明内容

本发明解决了球墨铸铁曲轴不能兼有高强度、高韧性的技术问题，从而提供一种球墨铸铁曲轴的组份。

本发明解决其技术问题所采取的具体方案是：

一种球墨铸铁曲轴的组份，其含有的化学元素组份包括C、Si、S、P、Mn、Cu、Sb、Sn、Fe，所述各组份按质量百分比计：C为0.36％-0.40％，Si为1.9％-2.4％，S为≤0.020％，P为≤0.025％，Mn为0.25％-0.65％，Cu为0.50％-0.85％，Sb为0.002％-0.008％，Sn为0.01％-0.02％，余量为Fe。

进一步，该球墨铸铁曲轴的组份包括C、Si、S、P、Mn、Cu、Sb、Sn、Fe，其按质量百分比计：C为0.38％-0.40％，Si为2.0％-2.4％，S为≤0.012％，P为≤0.02％，Mn为0.36％-0.65％，Cu为0.60％-0.85％，Sb为0.0045％-0.0055％，Sn为0.01％-0.015％，余量为Fe。

进一步，该球墨铸铁曲轴的组份包括C、Si、S、P、Mn、Cu、Sb、Sn、Fe，其按质量百分比计：C为0.38％-0.40％，Si为2.0％-2.31％，S为≤0.012％，P为≤0.02％，Mn为0.36％-0.52％，Cu为0.60％-0.85％，Sb为0.0045％-0.0055％，Sn为0.01％-0.015％，余量为Fe。

进一步，该球墨铸铁曲轴的组份包括C、Si、S、P、Mn、Cu、Sb、Sn、Fe，其按质量百分比计：C为0.38％，Si为2.0％，S为0.012％，P为0.02％，Mn为0.36％，Cu为0.60％，Sb为0.005％，Sn为0.013％，余量为Fe。

进一步，该球墨铸铁曲轴的组份中还包括Bi，其质量百分比为0.002％-0.005％。

进一步，该球墨铸铁曲轴的组份中还包括Ca、Mg和稀土，它们的质量百分比依次是：Ca为0.003％-0.004％、Mg为0.0025％-0.003％、稀土为0.006％-0.01％。

进一步，该球墨铸铁曲轴的组份中还包括Ca、Mg、稀土和Bi，，它们的质量百分比依次是：Ca为0.003％-0.004％、Mg为0.0025％-0.003％、稀土为0.006％-0.01％、Bi为0.001％-0.0035％。

所述的球墨铸铁曲轴的生产方法：

（1）加料熔化

将原料加入冶炼炉中进行熔化，熔化过程的温度确保保持在1300℃至1380℃；熔化后进行成份检测和成份调整，进行成份检测和成份调整时的温度要小于1465℃，成份调整合格后升温至1475℃至1510℃进行过热处理，过热处理3min至10min后出铁，同时启动另一冶炼炉。

（2）保温

将上述冶炼好的铁水倒进保温包内进行保温，后熔化的铁水调整好成份和温度后倒进一重型包内，在将保温包内的铁水回炉加热后也倒进该重型保温包内。

（3）球化

将上述集中在重型包内的铁水运送到浇注现场，将球化剂加入到球化包中，然后进行包对包出铁，铁水倒出约60%后停止倾倒，球化反应开始，球化开始大约3min左右后，将剩余的铁水倒出，铁水倒出后吹入惰性气体。

（4）孕育

球化反应进行至2min至3min再次倒出剩余铁水时，向专用孕育槽中加入含Cu的孕育剂。