[发明专利]一种调质蠕墨铸铁、蠕墨铸铁调质方法及其应用

说明书

本发明涉及一种调质蠕墨铸铁、蠕墨铸铁调质方法及其应用。该方法包括以下步骤：(1)奥氏体化处理：将蠕墨铸铁毛坯置于870～930℃的淬火炉中，保温至基体组织完全奥氏体化；(2)淬火处理：蠕墨铸铁毛坯出炉后快速浸入维持在70～85℃的淬火油中，冷却速率≤85℃/s，冷却至马氏体转变温度点以下，取出空冷至室温；(3)高温回火处理：将蠕墨铸铁毛坯放入550～650℃的回火炉中，保温1～4小时，最后将蠕墨铸铁毛坯空冷至室温，得到调质蠕墨铸铁。本发明开发了适合蠕墨铸铁的调质工艺，避免了淬火开裂，调质蠕墨铸铁金相组织以细小的索氏体组织为主，可以有效阻止热疲劳裂纹的扩展，且残余应力最小，有利于延长蠕墨铸铁零部件使用寿命。

技术领域

本发明涉及汽车零部件制造领域，特别涉及一种调质蠕墨铸铁、蠕墨铸铁调质方法及其应用。

背景技术

蠕墨铸铁的石墨形态介于球状石墨和片状石墨之间，由碳当量较高的铁水用稀土合金、稀土钙合金或同时使用球化元素镁与防球化元素Al、Ti等进行处理得到，化学成分通常含C 2.5～4.0％，Si 1.0～3.0％，Mn 0.2～1.0％，P 0.01～0.1％，S 0.01～0.03％，RE0.04～0.06％，硬度为HB150～250，拉伸强度为350～500MPa，热传导系数为3～50W/mK。与灰铸铁相比，蠕墨铸铁导热性略差，但强度高很多；与高强度的球墨铸铁相比，蠕墨铸铁的铸造性能良好。因此，蠕墨铸铁是替代灰铸铁制备高功率柴油发动机缸盖的不错选择。

作为发动机缸盖材料，蠕墨铸铁相对于灰铸铁，可以有效提高发动机缸盖的可靠性，满足更高爆压的发动机设计要求。但相对于经过热处理强化的合金铸铁缸盖，其强度优势并不明显，且导热性相对较差，抗热疲劳性能降低的缺点就完全暴露了出来。因此，需要更高强度的蠕墨铸铁来充分发挥蠕墨铸铁材料的优势，满足更高负荷的发动机设计需求，同时为缸盖轻量化设计提供合适的材料技术支持。

调质处理是指钢在淬火后随之进行高温回火的热处理工艺，目的在于提高钢的塑性和韧性，使塑性和韧性相匹配，得到最佳综合力学性能，也可用于球墨铸铁制做的零件，但未见报道用于改善蠕墨铸铁的力学性能。

发明内容

本发明采用调质处理工艺对蠕墨铸铁毛坯进行热处理，得到加工性能、导热性能和耐热性能都较好的蠕墨铸铁毛坯，对蠕墨铸铁毛坯进行机加工，得到高导热性、高抗拉强度、高耐热疲劳性的蠕墨铸铁缸盖。

本发明提供的技术方案如下：

第一方面，提供一种蠕墨铸铁调质方法，包括以下步骤：

(1)奥氏体化处理：将蠕墨铸铁毛坯置于870～930℃的淬火炉中，保温至基体组织完全奥氏体化；

(2)淬火处理：蠕墨铸铁毛坯出炉后快速浸入维持在70～85℃的淬火油中，冷却速率≤85℃/s，冷却至马氏体转变温度点以下，取出空冷至室温；

(3)高温回火处理：将蠕墨铸铁毛坯放入550～650℃的回火炉中，保温1～4小时，最后将蠕墨铸铁毛坯空冷至室温，得到调质蠕墨铸铁。

优选地，淬火处理中冷却速率为70～85℃/s。

在上述技术方案的基础上，蠕墨铸铁为RuT350或RuT450。

在上述技术方案的基础上，蠕墨铸铁的蠕化率≥80％。

在上述技术方案的基础上，RuT350的珠光体含量为20～30％。

在上述技术方案的基础上，RuT450的珠光体含量为75～90％。

在上述技术方案的基础上，淬火炉采用多用箱式炉或连续炉，奥氏体化处理时，蠕墨铸铁毛坯置于炉腔中间。

在上述技术方案的基础上，空冷至室温的过程中，将蠕墨铸铁毛坯上下翻转多次，以除去淬火油。