專利名稱：一種提高ZG40Cr氮化層厚度的方法
一種提高ZG40Cr氮化層厚度的方法技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于機(jī)械鑄造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種提高ZG40Cr氮化層厚度的方法。
背景技術(shù)：
ZG40Cr是一種用于做高強(qiáng)度的鑄造零件(如鑄造齒輪、齒輪緣等主要零件)的材料，它的特點(diǎn)如下它的化學(xué)成分是C0. 35 O. 45,MnO. 5 O. 8、SiO. 2 O. 4 ,CrO. 8 I. 1、P不大于O. 04、S不大于O. 04。
ZG40Cr經(jīng)熱處理后的機(jī)械性能Q/ZB86-73)熱處理規(guī)范正火830_860°C和回火 529-680°C時(shí)的 σ s 為 350N/m m2、σ b 為 640N/m m2 δ 18%、Ψ 為 26%、HB ( 212 ;在淬火 830-860°C和回火 529-680°C 時(shí)的 σ s 為 480N/mm2、σ b 為 700N/mm2、δ 為 15%、Ψ 為 20%、 HB 為 229-321。
表面氮化后的特性為增加工件的表面硬度及耐磨性能，ZG40Cr通常用作滲氮鋼。而通用的ZG40Cr，在不影響其它機(jī)械性能的前提下，能夠做到的有效滲氮層厚度為0.I O. 25mm。對于一些復(fù)雜的零件，由于結(jié)構(gòu)性限制，為消除熱處理后的零件變形量，還需要對零件進(jìn)行磨削加工，如果有效滲氮層厚度不能再提高的話，很多產(chǎn)品在再次進(jìn)行磨削加工的過程中，就會將熱處理后得到的滲氮層破壞掉。
目前，通過鑄造手段來提高ZG40Cr有效滲氮層厚度，通常的一種做法是提高鋼水的含鋁量。而采用這種做法，當(dāng)將有效滲氮層厚度超過O. 3mm時(shí)，過渡層會會出現(xiàn)組織粗大，脆性增加，抗拉強(qiáng)度及表面硬度下降，影響了整體的機(jī)械性能。發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供一種能擴(kuò)大ZG40Cr的應(yīng)用范圍、使其表面硬度得到提高、在一定范圍內(nèi)取代高合金鋼，從而降低了零件的材料成本的提高 ZG40Cr氮化層厚度的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種提高ZG40Cr氮化層厚度的方法，在不改變ZG40Cr主要化學(xué)成分的前提下，設(shè)定合理的ZG40Cr的微量化學(xué)成分，其化學(xué)組成及質(zhì)量百分比含量是；C為O. 38 O. 46、Mn為O. 8 I. 2、Si為O. 02 O. 03、Cr為1.I I. 5、Re 為 O. 02 O. 04, Al 為 O. 38 O. 42、P 不大于 O. 02、S 不大于 O. 03 ；將上述調(diào)整了微量化學(xué)成分的ZG40Cr進(jìn)行鑄造，在鑄造時(shí)，一是將冒口設(shè)置為暗冒口，二是澆鑄系統(tǒng)為開放式，鑄件在冷卻過程中，形成模糊凝固，三是在鋼水熔煉后期，當(dāng)脫硫至O. 03%時(shí)，加入親氮元素Re，進(jìn)行晶粒細(xì)化，四是根據(jù)鑄件壁厚的不同，設(shè)定不同的澆鑄溫度。
在設(shè)定澆鑄溫度時(shí)對壁厚彡30MM厚大件，澆鑄溫度采用1650 1680°C，對壁厚<30mm的輕薄件澆鑄溫度采用1680 1720°C。
本發(fā)明的積極效果是一是通過提高ZG40Cr有效滲氮層厚度后，在熱處理的過程中，減少了零件對的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)局限性，即擴(kuò)大了 ZG40Cr的應(yīng)用范圍；二是使得滲氮處理后的ZG40Cr的表面硬度得到提高；經(jīng)本發(fā)明的工藝滲氮處理后的ZG40Cr的性能有效滲氮層厚度為O. 5 O. 8、硬度HRC55-60 ;由于ZG40Cr滲氮后的表面得到提高，在只需要表面硬度要求的材料選用上，可在一定范圍內(nèi)取代高合金鋼，從而降低了零件的材料成本。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
一種提高ZG40Cr氮化層厚度的方法，在不改變ZG40Cr主要化學(xué)成分的前提下， 設(shè)定合理的ZG40Cr的微量化學(xué)成分，其化學(xué)組成及質(zhì)量百分比含量是；C為O. 38 O. 46、 Mn 為 O. 8 I. 2、Si 為 O. 02 O. 03、Cr 為 I. I I. 5、Re 為 O. 02 O. 04、Al 為 O. 38 O. 42、P不大于O. 02、S不大于O. 03 ；將調(diào)整了微量化學(xué)成分的ZG40Cr進(jìn)行鑄造，在鑄造時(shí)，一是將冒口設(shè)置為暗冒口， 二是澆鑄系統(tǒng)為開放式，鑄件在冷卻過程中，形成模糊凝固，三是在鋼水熔煉后期，當(dāng)脫硫至O. 03%時(shí)，加入親氮元素Re，進(jìn)行晶粒細(xì)化，四是根據(jù)鑄件壁厚的不同，設(shè)定不同的澆鑄溫度；在設(shè)定澆鑄溫度時(shí)對壁厚> 30麗厚大件，澆鑄溫度采用1650 1680°C，對壁厚<30mm的輕薄件澆鑄溫度采用1680 1720°C。
本發(fā)明通過成百上千次的試驗(yàn)，在不改變ZG40Cr主要化學(xué)成分的前提下，通過調(diào)整微量元素及添加超微量親氮物質(zhì)，在不影響其它機(jī)械性能的前提下，將氮化后的ZG40Cr 有效滲氮層厚度做到了 O. 5 O. 8mm。
通過鑄造所要解決的問題ZG40Cr在滲氮處理過程中，有效滲氮層厚度能夠達(dá)到O.5 O. 8mm,而且過渡層的抗拉強(qiáng)度及表面硬度不能下降，不能影響ZG40Cr整體的機(jī)械性倉泛。
鑄造過程中，到達(dá)上述性能后，制造成本不能增加。
本發(fā)明與以往(傳統(tǒng))的ZG40Cr相比，其效果表現(xiàn)在一是通過提高ZG40Cr有效滲氮層厚度后，在熱處理的過程中，減少了零件對的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)局限性，即擴(kuò)大了 ZG40Cr的應(yīng)用范圍；二是使得滲氮處理后的ZG40Cr的表面硬度得到提高。
本發(fā)明與以往的ZG40Cr滲氮處理后的性能對比以往的鑄造工藝滲氮處理后性能有效滲氮層厚度為O. I O. 25、硬度HRC45 50，經(jīng)本發(fā)明的工藝滲氮處理后的ZG40Cr 的性能有效滲氮層厚度為O. 5 O. 8、硬度HRC55-60。由于ZG40Cr滲氮后的表面得到提高，在只需要表面硬度要求的材料選用上，可在一定范圍內(nèi)取代高合金鋼，從而降低了零件的材料成本。
權(quán)利要求
1.一種提高ZG40Cr氮化層厚度的方法，在不改變ZG40Cr主要化學(xué)成分的前提下，設(shè)定合理的ZG40Cr的微量化學(xué)成分，其特征在于化學(xué)組成及質(zhì)量百分比含量是；C為0. 38 0. 46、Mn 為 0. 8 I. 2、Si 為 0. 02 0. 03、Cr 為 I. I I. 5、Re 為 0. 02 0. 04、Al 為0. 38 0. 42、P不大于0. 02、S不大于0. 03 ； 將上述調(diào)整了微量化學(xué)成分的ZG40Cr進(jìn)行鑄造，在鑄造時(shí)，一是將冒口設(shè)置為暗冒口，二是澆鑄系統(tǒng)為開放式，鑄件在冷卻過程中，形成模糊凝固，三是在鋼水熔煉后期，當(dāng)脫硫至0. 03%時(shí)，加入親氮元素Re，進(jìn)行晶粒細(xì)化，四是根據(jù)鑄件壁厚的不同，設(shè)定不同的澆鑄溫度。
2.如權(quán)利要求I所述提高ZG40Cr氮化層厚度的方法，其特征在于在設(shè)定澆鑄溫度時(shí)對壁厚> 30MM厚大件，澆鑄溫度采用1650 1680°C，對壁厚< 30mm的輕薄件，澆鑄溫度采用 1680 1720°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種提高ZG40Cr氮化層厚度的方法，在不改變ZG40Cr主要化學(xué)成分的前提下，設(shè)定合理的ZG40Cr的微量化學(xué)成分，其特征在于化學(xué)組成及質(zhì)量百分比含量是；C為0.38～0.46、Mn為0.8～1.2、Si為0.02～0.03、Cr為1.1～1.5、Re為0.02～0.04、Al為0.38～0.42、P不大于0.02、S不大于0.03。一是通過提高ZG40Cr有效滲氮層厚度后，擴(kuò)大了ZG40Cr的應(yīng)用范圍；二是使得滲氮處理后的ZG40Cr的表面硬度得到提高；經(jīng)本發(fā)明的工藝滲氮處理后的ZG40Cr的性能有效滲氮層厚度為0.5～0.8、硬度HRC55-60；由于ZG40Cr滲氮后的表面得到提高，在只需要表面硬度要求的材料選用上，可在一定范圍內(nèi)取代高合金鋼，從而降低了零件的材料成本。
文檔編號C22C33/04GK102978514SQ201210440639
公開日2013年3月20日 申請日期2012年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月7日
發(fā)明者王富才 申請人:韶關(guān)市新世科殼型鑄造有限公司