專(zhuān)利名稱(chēng):具有奧氏體-貝氏體的球墨鑄鐵和制造方法
本發(fā)明論述了把加入一定百分比的Ni，Mn，Mo，Cu，稀土元素的球墨鑄鐵加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度后用強(qiáng)制空氣冷卻的方法而獲得的微觀組織為殘留奧氏體、粒狀貝氏體、上貝氏體、下貝氏體和球狀石墨的球墨鑄鐵。
在公知的把含有Mn，Mo，Cu合金元素的球墨鑄鐵加熱到奧氏體轉(zhuǎn)變溫度，經(jīng)過(guò)保溫后，通過(guò)370℃的鹽浴等溫淬火，獲得奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵的方法，已在美國(guó)專(zhuān)利3860457(Jan/4 1975)中所論述。它的顯微組織是殘留奧氏體和貝氏體及球狀石墨相結(jié)合的基體，使它的抗拉強(qiáng)度和延伸率有所提高，也增加了疲勞強(qiáng)度。
但是這種公知的方法需要工件10倍以上體積的硝鹽液，鹽液常年加熱和保溫要消耗大量能量，硝鹽揮發(fā)的氣體有毒，造成環(huán)境污染，大量鹽液熱老化周期縮短;處理廢鹽液變得困難;由于處理時(shí)溫差大，熱應(yīng)力大，對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的構(gòu)件會(huì)引起變形過(guò)大而造成廢品，如對(duì)長(zhǎng)3.370mm重2噸的曲軸等溫淬火，使直線度為6-9mm。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種含有一定合金元素的奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵及其制造方法，從而消除了公知的工藝方法的缺點(diǎn)。
本發(fā)明所提供的制取奧氏體-貝氏體球墨鑄鐵的基本化學(xué)成份為Mn＝0.3-0.8%，Mo＝0.3-0.8%，Cu＝1-1.5%，Ni＝1-2%稀土元素0.001-0.03%，Si，S，P等為常規(guī)量。
選擇Mn含量為0.3-0.8%的原則是含量小于0.3%容易生成鐵素體，含量大于0.8%時(shí)多余的Mn，富集在晶團(tuán)界面上，而使韌性下降。
含Mo量的選擇原則是促使貝氏體生成，又不能超量而生成碳化物，因此，含Mo量選擇在0.3-0.8%。
Ni含量為1-2%最佳，其目的在于用本法進(jìn)行熱處理時(shí)，從奧氏體化后，用本發(fā)明的冷卻方法，就能保證在整個(gè)截面生成貝氏體，而Ni含量超過(guò)2%會(huì)使成本無(wú)意義的加大。
Cu的作用是對(duì)奧氏體-貝氏體起穩(wěn)定作用，加入量過(guò)多又會(huì)破壞機(jī)械性能。
而加入0.001-0.03%的稀土元素是為了使球鐵組織細(xì)化，有利于它的機(jī)械性能。
以上這些元素的含量選擇還有一個(gè)綜合效果，就是使S曲線右移到一定位置以適應(yīng)于本發(fā)明的冷卻曲線，甚至可使φ230mm的工件也容易在所有截面上生成奧氏體-貝氏體組織，又不損害球墨鑄鐵的性能。
本發(fā)明的另一個(gè)特點(diǎn)是把含量Mn＝0.3-0.8%，Mo＝0.3-0.8%，Ni＝1-2%，Cu＝1-1.5%，稀土元素0.001-0.03%，Si，Mg，S，P等為常規(guī)的球墨鑄鐵在加熱爐中加熱到奧氏體化溫度保溫0.5-3小時(shí)，移出爐外用可控制氣流，以45-55℃/min的速率冷卻到550-590℃，再改用10-40℃/min的速率冷卻到300-320℃，在320-250℃的停留時(shí)間不少于90分鐘，然后空冷到室溫后，再進(jìn)行一次300-320℃的回火處理，使球墨鑄鐵具有65-75%的貝氏體，15-25%的奧氏體及10%的球狀石墨。
對(duì)比相同結(jié)構(gòu)件，本發(fā)明的處理方法，所具有的強(qiáng)度、硬度及延伸率與公知的等溫淬火方法要好或者相當(dāng);本發(fā)明所使用的設(shè)備大為簡(jiǎn)化;節(jié)約了能源和資金，減少污染，由于采用空氣冷卻使處理變得柔和，結(jié)構(gòu)復(fù)雜件不易因變形過(guò)大而報(bào)廢。
附圖描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明熱處理的整體溫度時(shí)間變化規(guī)律圖。
圖2是放大400倍的本發(fā)明實(shí)施例的微觀組織圖。
將含Ni＝1.6-1.8%，Mn＝0.4-0.5%，Mo＝0.4-0.5%，Cu＝1%，稀土元素為0.006-0.010%，其它為常規(guī)含量的球墨鑄鐵曲軸(長(zhǎng)3370mm，主軸頸224mm，內(nèi)孔φ80mm，重2噸)經(jīng)粗加工后放入加熱爐中以150-180℃/min的速率加熱到860-890℃，保溫3小時(shí)，出爐后放置在強(qiáng)制空氣流中(可以用風(fēng)扇)，以48-52℃/min速率冷卻到550-590%，減低氣流強(qiáng)度以11-13℃/min的速率冷卻到300-320℃，停止風(fēng)冷，在空氣中自由冷卻到室溫?；鼗鹛幚硎菍⑶S在加熱爐中升溫到300-320℃，保溫3小時(shí)，在空氣中冷卻到室溫，試驗(yàn)證明處理后的回火可使工件的σb提高13-17%，沖擊韌性值提高30%以上，延伸率稍有增加。
用本法處理的曲軸直線度為0.5mm，解剖曲軸實(shí)物機(jī)械性能，σb＞100Kg/mm2，σn＞30Kg/mm2，相當(dāng)于鍛鋼曲軸，所得到的微觀組織是65-75%的粒狀貝氏體，上貝氏體和下貝氏體;15-25%的殘留奧氏體以及10%的球狀石墨，如圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種含有Cu，Mn，M。合金的球墨鑄鐵，其特征是該球墨鑄鐵含Ni=1-2%，Mn=0.3-0.8%，Mn=0.3-0.8%，Cu=1-1.5%，稀土元素=0.001-0.03%，其顯微組織為殘留奧氏體，粒狀貝氏體，上貝氏體，下貝氏體和球狀石墨。
2.制造含有奧氏體-貝氏體微觀組織球墨鑄鐵的一種熱處理方法，其特征是把含有Ni＝1-2%，Mn＝0.3-0.8%，Mo＝0.3-0.8%，Cu＝1-1.5%，稀土元素＝0.001-0.03%球墨鑄鐵放入爐中加熱，在奧氏體化溫度保溫0.5-3小時(shí)后移到爐外，以45℃-55℃/min的速率進(jìn)行強(qiáng)制空氣冷卻到550℃-590℃，改用10℃-40℃/min的速率冷卻到300℃-320℃，在320-250℃的停留時(shí)間不少于90分鐘，然后空氣冷卻到室溫，再把球墨鑄鐵加熱到300℃-320℃，保溫2-3小時(shí)后，空氣冷卻到室溫。
專(zhuān)利摘要
本發(fā)明是把含有Ni＝ 1-2％，Mn＝0.3-0.8％，Mo＝0.3-0.8％ ，Cu＝1-1.5％，稀土元素為0.001-0.03％，其 他如Si、Mg、S、P、C等為常規(guī)含量的球墨鑄鐵加熱到 奧氏體轉(zhuǎn)變溫度后經(jīng)過(guò)保溫，再用可控制氣流，以 45-55％/min和10-40℃/min兩種速率分別冷卻 到550-590℃和300-320℃，在320-250℃的停留 時(shí)間不少于90分鐘，然后在空氣中自由冷卻到室溫。 再把該球墨鑄鐵進(jìn)行300-320℃回火處理，還可使 σb再提高13-17％，沖擊韌性提高30％以上，延伸率 稍有增加。
文檔編號(hào)C22C37/00GK85102110SQ85102110
公開(kāi)日1986年8月6日 申請(qǐng)日期1985年4月3日
發(fā)明者周書(shū)范, 王風(fēng)崗, 盧鑒斯, 劉樹(shù)臻, 宋子龍, 李鈿沛, 高永錄, 黃煥強(qiáng), 紀(jì)人強(qiáng), 薛元明, 姚楷 申請(qǐng)人:鐵道部大連機(jī)車(chē)車(chē)輛工廠, 大連鐵道學(xué)院導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan