[发明专利]高性能球墨铸铁曲轴及其制造方法

说明书

 

技术领域

 本发明属于发动机曲轴制造领域，具体涉及一种高性能球墨铸铁曲轴及其制

造方法。

背景技术

随着国家对道路交通机械排放标准的不断提高，柴油发动机采用涡轮增压技术后，其曲轴所承受的载荷提高了45%-67%，对曲轴强度和延伸率的要求相应提高，普通球铁的性能已不能满足其服役要求，只能采用锻造合金钢曲轴，而锻造合金钢曲轴不具有球墨铸铁曲轴重量轻、良好的疲劳性能和耐磨抗震优势。基于此，为替代锻钢曲轴，我们开展了提高球墨铸铁曲轴强度和延伸率的研究工作，并取得了一定成果。

发明内容

本发明所要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种高性能球墨铸铁曲轴及其制造方法，该球墨铸铁曲轴通过合理的原料配比，有效提高了强度和延伸率，且制备工艺简单，节约了能源，降低了企业的生产成本。

 本发明的技术方案：一种高性能球墨铸铁曲轴，其组分原料包括C、Si、Mn、P、S、Mg、Re、Cu、Ni和Fe，各组分的重量百分比为：C：3.68~3.78％，Si：2.1~2.3%，Mn：0.31~0.37%，P：0.033~0.038%，S：0.01~0.015%，Mg：0.034~0.039%，Re：0.027~0.029%， Cu：0.6~1%， Ni：0.6~1%，余量为Fe。

    各组分的优选重量百分比为：C：3.7％，Si：2.25%，Mn：0.35%，P：0.035%，S：0.013%，Mg：0.038%，Re：0.029%，Cu：0.8%，Ni：0.8%，余量为Fe。

上述高性能球墨铸铁曲轴的制造方法，包括以下步骤：

a、将球墨铸铁用生铁、普通废钢、电解铜、镍板、球墨铸铁回炉料、球化剂、孕育剂备好，待用；

b、通过计算将备好的球墨铸铁用生铁、普通废钢和球墨铸铁回炉料按比例加入中频电炉内，进行溶化，铁水中C含量控制在3.7～3. 8%，再将铁水升温至1540℃，出炉前5分钟将备好的电解铜、镍板加入炉内；

c、将铁水总重量0.75~1%的球化剂倒入球化铁水包的后坑内，用铁水总重量1%的铁屑与球化剂搅拌捣实，扒平，在扒平的铁屑上加入粒度为5～10mm、含硅量为75%的硅铁孕育剂（1/2）和BS-1A孕育剂（1/2），其量依配料计算而得；

d、通过造型机在铁型型腔内均匀覆上一层树脂砂，待树脂砂固化后，将上铁型及下铁型合箱待用；

e、将压好球化剂的铁水包吊运至中频电炉铁水溶液出口处，用盖包球化法将步骤b备好的铁水倒入铁水包的前坑内，进行球化、孕育处理；

f、将球化、孕育好的铁水转运至扒渣处进行扒渣，然后进行浇注，浇注过程中在包嘴上用漏斗随流加入铁水总重量0.15-0.2%的孕育剂，将铸件型腔内的铁水自然冷却到小于700℃后，即可开箱出铸件;

g、将冷却后的铸件通过正火处理，保温温度880℃±10℃，保温50分钟，随炉冷却到800℃±10，保温50分钟，出炉雾冷10分钟，并翻动，冷却后即可得到一种高强度、高延伸率的球墨铸铁曲轴。

 上述步骤中所述的孕育剂为粒度为0.2～1mm、含硅量为75%的硅铁与YJ-5孕育剂混合的孕育剂；所述树脂砂，抗弯强度为3～5MPa，发气量≤18ml/g。

本发明与现有技术相比具有以下有益效果：该球墨铸铁曲轴力学性能较高，抗拉强度为900～1000MPa，延伸率为6～8%，金相组织中珠光体占≥90%，球化级别为1～2级，石墨级别为5～8级，达到了QT900-6的质量指标，且制备工艺简单，与锻钢曲轴相比，不仅节约能源，降低了企业的生产成本，对企业、社会产生了一定的经济效益，对球墨铸铁曲轴制造工艺的发展具有积极的带动作用。

具体实施方式

实施例1

    一种高性能球墨铸铁曲轴，它的组分及其重量百分比为：C：3.72％，Si：2.25%，Mn：0.35%，P：0.035%，S：0.014%，Mg：0.038%，Re：0.029%，Cu：0.6%，Ni：0.6%，余量为Fe。

制造方法，包括以下几个步骤：

a、将球墨铸铁用生铁、普通废钢、电解铜、镍板、球墨铸铁回炉料、球化剂、孕育剂备好，待用；

b、通过计算将备好的球墨铸铁用生铁565Kg、普通废钢85Kg和球墨铸铁回炉料170Kg加入中频电炉内进行溶化后，铁水中C含量控制在3.75%，再将铁水升温至1540℃，出炉前5分钟将备好的电解铜、镍板加入炉内；