[发明专利]一种含碳化物奥贝耐磨球铁及其制备方法

说明书

技术领域

本发明公开了一种奥贝球铁及其制备方法，特别涉及一种含碳化物奥-贝耐磨球铁及其制备方法，属于耐磨材料技术领域。

背景技术

奥贝球铁是在普通珠光体球铁上，通过等温淬火，获得的一种具有良好强韧性和较好耐磨性的球铁材料，中国发明专利CN103276181A公开了一种奥贝球铁衬套的热处理工艺，包括以下步骤：(1)用球墨铸铁铸造衬套，进行机械加工；(2)将衬套放入箱式电阻炉中加热到850～950℃，保温1小时；(3)将加热后的衬套立即淬入250～300℃的硝盐炉中，保温1小时；(4)出炉水冷5分钟左右。该发明提供的奥贝球铁衬套的热处理工艺，制造的奥贝球铁衬套，具有高强度、高硬度、良好的冲击性、高耐磨性和抗疲劳性，磨耗小，很好地控制了销、套的配合间隙，运行途中的振动及噪声明显小于其他车辆，横向摆动也很小，保证了转向架的正位；奥贝球铁衬套光亮度高，抗腐蚀性能良好，运用拆检未发现有裂损现象。中国发明专利CN102560228A还公开了一种ADI车轮的生产方法，包括浇注ADI车轮铸坯、对车轮铸坯粗加工、等温淬火处理、抛丸处理和精加工步骤；其特征在于所述浇注ADI车轮铸坯是将低硫低磷生铁进行浇注，所述低硫低磷生铁中硫＜0.02％、磷＜0.03％、锰＜0.31％、镁0.039～0.062％、稀土元素铈或钇≥0.02％；在中频电炉中熔炼时，喷吹氩气净化铁水，1480～1560℃出炉，并采用球化处理和二次孕育处理；所述等温淬火处理是在可控气体保护的320～385℃盐浴炉中进行，所述可控气体由体积百分比为一氧化碳18％、氢气42％和氮气40％组成，控制热变形量在±0.2mm之内，等温淬火处理的时间为1～3.5小时，奥贝化时间为1～3.5小时，温度环境为820～930℃；所述ADI车轮的石墨球数球化级别为GB9441-88的1-4级，石墨大小为不粗于GB9441-88的5级，基体组织中磷共晶渗碳体总量≤5％。中国发明专利CN102115845A还公开了一种铜锰合金奥贝球铁，按重量百分比计，其组份含有C3.6－4.2％，Si0.01－0.06％，Mn≤0.7％，P≤0.05％，S≤0.02％，Mo0.3－0.6％，Cu0.8－1.6％，其余为铁。该发明的有益效果是：该发明制成的铜锰合金奥贝球铁的塑性符合抗磨铸件冲击载荷工况要求，抗拉强度以及硬度远胜于高锰钢，并且稳定性好，易于加工。中国发明专利CN101736190A还公开了一种合金奥贝球铁蜗轮及其制备工艺，该蜗轮的组分按重量百分比计，其组份含有C3.5－3.9％，Si2.3－2.9％，Mn≤0.4％，P≤0.035％，S≤0.03％，Mo0.2－0.3％，Cu0.3－0.6％，Ni0.2－0.5％，其余为铁，经过熔炼，以稀土镁合金为球化剂，硅铁为孕育剂，处理后浇注毛坯，蜗轮毛坯经过粗加工，加热后等温淬火得到适量残余奥氏体，再进行精加工滚齿，即制成合金奥贝球铁蜗轮。本蜗轮具有抗疲劳强度高、抗点蚀能力强、密度比钢低、变形小等优点。适合于替代铜合金或者锌基合金(ZA27)生产阀门电动执行机构(或阀门电动装置)上的蜗轮，生产成本明显降低。中国发明专利CN101713454A还公开了一种铜铌高强度奥贝球铁重型商用车主/从动螺旋锥齿轮的制造方法，其特征是它包括以下步骤：(1)炉料准备：按重量百分比，Q10生铁55－65％、低碳钢10－15％和回炉铁20－30％进行炉料配比；(2)熔化：采用中频炉熔炼铁水，熔炼铁水温度1490－1530℃出炉，然后进行球化处理，球化处理采用冲入法，温度在1460－1490℃；球化处理工艺如下：按每包出铁水量的1.5－1.7％将稀土镁硅铁球化剂放入球化包中，然后放0.6－0.8％的孕育剂最后放入0.9－1.1％的覆盖剂，待铁水温度达到球化处理工艺温度时直接将铁水冲入在球化包中进行球化处理；(3)造型：采用包括加砂、造型、合箱、浇注后冷却、落砂及砂处理系统的多触头高压造型机，用金属模型板的模具造型；(4)浇注：采用机械浇包人工浇注，浇注温度1350－1450℃，浇注速度为4.5－5.5Kg/S或保持铁液上升速度为30－50mm/s；(5)落砂：铸件在砂箱中冷却40－60分钟后，进行打箱落砂，采用机械振动式落砂机落砂；(6)清理：采用吊钩式抛丸清理机对铸件喷丸清理，使用钢丸直径1.5－2.0mm；(7)退火：采用台车式电阻炉，退火温度：890－920℃，保温时间：3－4小时，之后随炉冷至600－550℃出炉；(8)机械加工：采用通用齿轮设备进行机械加工，检验加工后的尺寸；(9)奥氏体化和等温淬火：采用井式气氛控制电阻炉进行奥氏体化和等温淬火处理，奥氏体形成基理是将工件加热到Ac1或Ac3以上，使常温下原有的组织转变为奥氏体，奥氏体化温度900－920℃，等温淬火温度840－860℃，等温保温后进行淬火，冷却介质为油，等温保温温度300－320℃，所得金相组织为贝氏体加残余奥氏体；(10)衍磨：采用齿轮衍磨机床对螺旋锥齿轮进行衍磨；(11)终检入库：表面质量及全尺寸检验。中国发明专利CN1936368还公开了锰铜合金奥贝球铁汽车后桥螺旋锥齿轮及其制备方法。该齿轮是以普通新生铁为原材料，采用冲天炉和电炉双联熔炼，以稀土镁硅铁合金为球化剂，处理后造渣除渣，分两次孕育浇注齿轮毛坯，再经机加工、等温淬火和回火处理后制成。该齿轮的组成重量百分比为：C3.4～3.8％，Si2.4～2.9％，Mn0.4～1.0％，Cu0.5～1.2％，＜0.06％P，＜0.02％S，余量为铁。合金成分选用Mn、Cu保证淬透性的前提下，具有强度、塑性、韧性、抗疲劳性能和耐磨性都很高的综合力学性能。锰铜合金奥贝球铁特别适合替代20CrMnTi合金锻钢生产EQ140和EQ145汽车后桥螺旋锥齿轮，而成本明显降低。中国发明专利CN1861313还公开了一种用于柴油机上的奥贝(上贝)球铁齿轮的制造工艺，具体地说是将上贝氏体+残余奥氏体之奥贝(上贝)球铁制造齿轮，并应用于大功率车用柴油机上。其制造方法为：铁模制造、覆膜砂造型、电炉熔炼、球化处理、浇注、退火、超声波检测、粗加工、半精加工、滚齿、等淬热处理、喷丸处理、精加工、剃齿或磨齿、打标识、成品检验、清洗、上防锈油、包装入库。该发明奥贝(上贝)球铁齿轮与钢齿轮相比可显著降低齿轮噪声，减轻齿轮重量约10％，奥贝球铁(上贝)齿轮具有良好的综合力学性能，高于调质态齿轮钢，良好的耐磨性，高于氮化钢齿轮，较高的接触疲劳强度，高于氮化钢齿轮，接近20CrMnTi渗碳钢齿轮，较高的弯曲疲劳强度。中国发明专利CN1035140还公开了铜钨系合金奥贝球铁，其特征是组成重量百分比为＜0.5％Mn；3.4～3.8％C；2.4～2.7％Si；＜0.07％P；＜0.02％S；0～1.5％Cu；0～1.0％W。铜钨系合金奥贝球铁的热处理工艺是铸件加热到900～930℃，保温1小时，淬入盐浴中，盐浴终温为300-330℃，盐浴重量和淬入铸件重量比应不小于5。但是上述奥贝球铁普遍存在硬度较低，抗磨料磨损能力较差等不足。