一種熔模精密鑄造鑄態(tài)高性能球鐵qt600-10的生產(chǎn)方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熔模精密鑄造鑄態(tài)球墨鑄鐵QT600?10的生產(chǎn)方法，其基體為鐵素體與珠光體混合物，其中珠光體含量為35%～55%，球化級別1級～2級，石墨大小6級～7級，材料最終化學成分按質量百分比為：C:3.3?3.6,Si:2.8?3.0，Mn：0.2?0.4，P:≤0.035，S：≤0.02，Cu：0.4?0.6，Mg：0.035?0.055，RE：0.02?0.04，余量為Fe；采用堤壩式球化處理和三次孕育方式。生產(chǎn)的鑄態(tài)混合基體球墨鑄鐵QT600?10，滿足抗拉強度Rm≥600MPa,斷后伸長率A≥10%。結合熔模精密鑄造生產(chǎn)方式，型殼澆注后冷卻方式控制實現(xiàn)熔模精密鑄造工藝生產(chǎn)高強高韌性球鐵，用于汽車零部件通過近凈成型工藝實現(xiàn)輕量化設計開發(fā)與生產(chǎn)。
【專利說明】
一種熔模精密鑄造鑄態(tài)高性能球鐵QT600-10的生產(chǎn)方法
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于高性能金屬材料領域，涉及熔模鑄造高性能球墨鑄鐵件的生產(chǎn)，具體是一種熔模精密鑄造鑄態(tài)高性能球鐵QT600-10的生產(chǎn)方法。
【背景技術】
[0002]為減少振動，提高乘用車駕乘舒適性，同時降低整車質量，改善汽車鑄件零件性能，越來越多乘用車主機廠愿意利用球鐵材質，結合熔模精密鑄造這種近凈成型工藝對一些鑄鋼件、鑄鋁件進行結構輕量化再設計。
[0003]但普通鑄態(tài)球墨鑄鐵如QT400-18、QT450-10、QT500-7、QT600-3、QT700_2等牌號其抗拉強度、延伸率等綜合性能無法與常用的汽車零部件鑄鋼ZGD310-570相提并論。而QT600-10，則具有較好的抗拉強度和延伸性，利用精密鑄造工藝生產(chǎn)QT600-10零件代替原普通鑄造ZGD310-570產(chǎn)品，一方面能促進鑄件毛坯輕量化再設計，同時降低縮松縮孔出現(xiàn)，提高抗震性，改善產(chǎn)品使用性能；另一方面球鐵QT600-10采用鑄態(tài)工藝生產(chǎn)，相比鑄鋼ZGD310-570毛坯加正火或退火熱處理工藝而言，能降低能耗，縮短生產(chǎn)周期。
[0004]熔模精密鑄造相比砂型鑄造、殼型鑄造等普通鑄造工藝有較大差別；熔模精密鑄造一般為紅殼澆注，澆注時模殼溫度600°C?900°C，遠高于砂型、殼型溫度；另外熔模鑄造型殼厚度一般為8mm?12mm,又遠低于砂型、殼型厚度。
[0005]已公開的相關專利“申請?zhí)?01410230659.6—種高強韌球墨鑄鐵的生產(chǎn)方法”、“申請?zhí)?01110159298.7 QT600-10球鐵凸輪軸的生產(chǎn)方法”以及“申請?zhí)?01310731458.X一種鑄態(tài)鐵素體基球墨鑄鐵QT600-10生產(chǎn)方法”等所述方法，在熔模精密鑄造中不能穩(wěn)定實現(xiàn)鑄態(tài)QT600-10要求性能。
[0006]目前還沒有熔模精密鑄造生產(chǎn)鑄態(tài)球鐵QT600-10的工藝方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是結合熔模精密鑄造工藝特點，生產(chǎn)鑄態(tài)混合基體球墨鑄鐵QT600-10，滿足抗拉強度Rm > 600MPa，斷后伸長率A > 10%，特提出一種熔模精密鑄造鑄態(tài)高性能球鐵QT600-10的生產(chǎn)方法。
[0008]為此本發(fā)明的技術方案為，一種熔模精密鑄造鑄態(tài)球墨鑄鐵QT600-10的生產(chǎn)方法，其基體為鐵素體與珠光體混合物，其中珠光體含量為35%?55%，球化級別I級?2級，石墨大小6級?7級，其特征在于:材料最終化學成分按質量百分比為:C: 3.3-3.6，S1: 2.8-3.0,Mn:0.2-0.4,P: < 0.035,S: < 0.02，Cu:0.4-0.6，Mg:0.035-0.055，RE:0.02-0.04，余量為Fe;
為得到上述的最終球墨鑄鐵QT600-10，其生產(chǎn)方法為:
首先，熔模鑄造型殼焙燒:型殼焙燒采用貫通式天然氣焙燒爐焙燒型殼，型殼間焙燒時的擺放間距>70mm，焙燒溫度控制在900-950°C，焙燒時間控制在在2.5-3.5h ；
第二步，鐵水熔煉:采用中頻感應電爐熔煉鐵液，爐料選用球生鐵QlO、回爐料和廢鋼，按質量百分比配比為:球生鐵QlO 45-60%，回爐料20-30%，廢鋼10-15%，保證球化處理前鐵液成分為:C:3.6-3.8，S1:1.6-1.8，Μη:0.2-0.4，Ρ: < 0.035,S: < 0.02,Cu:0.4-0.6；
第三步、球化處理:采用堤壩式球化處理包，球化處理方法為沖入法，球化劑選用FeSiMg5REl，粒度為10-30mm，不合規(guī)格的球化劑控制在5%以內(nèi)，加入量為處理鐵水重量的1.2%?1.4%，球化處理溫度控制在1490?1530°C，球化反應時間在45?70s;
第四步、孕育處理:采用三次孕育方式。第一次孕育為球化室內(nèi)孕育，選用粒度為4-8mm的FeSi75孕育劑，加入量為球化包內(nèi)處理鐵水重量的0.4%，隨球化劑一起壓包在球化室內(nèi)；第二次孕育為倒包孕育，在澆包底部提前放入粒度為3_8mm的SiBaCa長效孕育劑，加入量為鐵水重量的0.4%，鐵水轉包溫度1390?1430°C;為使石墨等級穩(wěn)定達到I?2級，進一步改善孕育效果，第三次采用型內(nèi)孕育，選用粒度為0.4-0.8mm的SiBaCa孕育劑，孕育量為模組重量的0.2%，處理溫度為澆注溫度，即1360?1390°C ；
第五步、型殼澆注:在進行球化處理時，型殼從焙燒爐中出爐，保證紅殼澆注，型殼溫度在600?850°C，澆注溫度在1350?1390°C，從球化結束到澆注完畢，時間在6min以內(nèi)；
第六步、型殼澆注后的模組冷卻方式:在澆注完后先自然空冷10?15min后放倒模組；放倒3?5min后啟動風機對著模組小車進行強制冷卻，風速控制為3?5m/ s，冷卻速度控制為 I ?2°C/s。
[0009]有益效果:
本發(fā)明的基體為鐵素體與珠光體混合物，其中珠光體含量為35%?55%，球化級別I級?2級，石墨大小6級?7級，生產(chǎn)鑄態(tài)混合基體球墨鑄鐵QT600-10，滿足抗拉強度Rm > 600MPa,斷后伸長率A 2 10% ο
[0010]控制模組的冷卻對穩(wěn)定實現(xiàn)熔模精鑄高性能球鐵QT600-10的生產(chǎn)至關重要;型殼間焙燒時的擺放間距>70_，可以改善澆注后鐵水凝固時的熱輻射環(huán)境；同時可以為了工藝的布局，也就是軌道轉彎半徑可以隨意運行。
[0011 ]在澆注完后先自然空冷10?15min后放倒模組，保證模組上下部能均勻冷卻。
[0012]采用三次孕育方式是為使石墨等級穩(wěn)定達到I?2級，球鐵QT600-10質量性能更加穩(wěn)定。
[0013]本發(fā)明實現(xiàn)了熔模精密鑄造工藝生產(chǎn)高強高韌性球鐵，用于汽車零部件通過近凈成型工藝實現(xiàn)輕量化設計開發(fā)與生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0014]熔模精密鑄造鑄態(tài)高性能球鐵QT600-10生產(chǎn)方法，以下結合具體實例詳細說明:
實施實例1(本實例采用0.5噸中頻感應電爐熔煉)
1、化學成分設計，材料最終化學成分按質量百分比為:C: 3.41，S1: 2.82，Mn: 0.22，P:
0.029，S:0.006，Cu:0.45，Mg:0.047，RE:0.022，余量為 Fe。
[0015]2、型殼焙燒:型殼焙燒是熔模精密鑄造工藝特有的工序，采用貫通式天然氣焙燒爐焙燒型殼，模組焙燒時的擺放間距75mm，焙燒溫度控制在930-950°C，焙燒時間3.5h。
[0016]3、鐵水熔煉:采用中頻感應電爐熔煉鐵液，爐料選用球生鐵(QlO)、回爐料和廢鋼，按質量百分比配比為:生鐵52%，廢鋼15%，其余為對應牌號回爐料;保證球化處理前鐵液成A、S:C:3.7，S1:1.75，Mn:0.21，P:0.028，S:0.009，Cu:0.48。
[0017]4、球化處理:采用堤壩式球化處理包，球化處理方法為沖入法，球化劑選用FeSiMg5REl，粒度為10-30mm，球化處理鐵水重量為250Kg，球化劑加入量為3Kg，球化處理溫度為1507 °C，球化反應時間50s。
[0018]5、孕育處理:采用三次孕育方式:第一次孕育為球化室內(nèi)孕育，選用粒度為4-8mm的FeSi75孕育劑，隨球化劑一起壓包在球化室內(nèi)，球化包內(nèi)處理鐵水重量為250Kg，孕育劑加入量lKg，處理鐵水溫度為1510°C;第二次孕育為倒包孕育，在澆包底部提前放入粒度為3-8mm的SiBaCa長效孕育劑，澆包內(nèi)處理鐵水重量為125Kg，孕育劑加入量為500g，鐵水轉包溫度1420°C;為使石墨等級穩(wěn)定達到I?2級，進一步改善孕育效果，第三次采用型內(nèi)孕育，選用粒度為0.4-0.8mm的SiBaCa孕育劑，模組重量為30Kg，孕育劑加入量為60克，處理溫度為1383 cC ο
[0019]6、澆注:在進行球化處理前，型殼從焙燒爐中出爐，型殼溫度6450C，澆注溫度13750C，同爐澆注Y型試塊，從球化結束到澆注完成，時間為5.5min。
[0020]7、型殼澆注后的模組冷卻方式:澆注后先自然空冷12分鐘后放倒模組，5分鐘后啟動風機進行強制冷卻，風速4.5m/s。
[0021 ] 8、檢測結果:基體組織為45%珠光體+55%的鐵素體，球化I級，抗拉強度650MPa，斷后伸長率15%。
[0022 ]實施實例2 (本實例采用0.5噸中頻感應電爐熔煉)
1、化學成分設計，材料最終化學成分按質量百分比為:C: 3.34，S1: 2.88，Mn: 0.236，P:
0.026，S:0.007，Cu:0.496，Mg:0.054，RE:0.024，余量為 Fe。
[0023]2、型殼焙燒:型殼焙燒是熔模精密鑄造特有的工序，采用貫通式天然氣焙燒爐焙燒模殼，模組焙燒時的擺放間距80mm，焙燒溫度控制在930?950°C，焙燒時間3 h。
[0024]3、鐵水熔煉:采用中頻感應電爐熔煉鐵液，爐料選用球生鐵(Q10)、回爐料和廢鋼，按質量百分比配比為:生鐵58%，廢鋼17%，其余為對應牌號回爐料。球化處理前鐵液成分^:C:3.65,S1:1.78,Mn:0.23,P:0.028,S:0.009,Cu:0.51o
[0025]4、球化處理:采用堤壩式球化處理包，球化處理方法為沖入法，球化劑選用FeSiMg5REl，粒度為10-30mm，球化處理鐵水重量為250Kg，球化劑加入量為3Kg，球化處理溫度為1515 °C，球化反應時間55s。
[0026]5、孕育處理:采用三次孕育方式，第一次孕育為球化室內(nèi)孕育，選用粒度為4_8mm的FeSi75孕育劑，隨球化劑一起壓包在球化室內(nèi)，球化包內(nèi)處理鐵水重量為250Kg，孕育劑加入量lKg，處理鐵水溫度為1512°C;第二次孕育為倒包孕育，在澆包底部提前放入粒度為3-8mm的SiBaCa長效孕育劑，澆包內(nèi)處理鐵水重量為125Kg，孕育劑加入量為500g，鐵水轉包溫度1426°C;為使石墨等級穩(wěn)定達到I?2級，進一步改善孕育效果，第三次采用型內(nèi)孕育，選用粒度為0.4-0.8mm的SiBaCa孕育劑，模組重量為30Kg，孕育劑加入量為60克，處理溫度為1375 cC。
[0027]6、澆注:在進行球化處理時，型殼從焙燒爐中出爐，模殼溫度616 °C，澆注溫度13800C，同爐澆注Y型試塊，從球化結束到澆注完畢，時間為5.2min。
[0028]7、型殼澆鑄后的模組冷卻方式:澆注后先自然空冷15分鐘后放倒模組，5分鐘后啟動風機進行強制冷卻，風速4.5m/s。
[0029]8、檢測結果:基體組織為55%珠光體+45%的鐵素體，球化2級，抗拉強度645MPa，斷后伸長率13.0%。
【主權項】
1.一種熔模精密鑄造鑄態(tài)球墨鑄鐵QT600-10的生產(chǎn)方法，其特征在于:球墨鑄鐵QT600-10材料的最終化學成分按質量百分比為:C: 3.3-3.6，S1: 2.8-3.0，Mn: 0.2-0.4，P: <0.035，S: <0.02，Cu:0.4-(h6，Mg:(h035-0.055，RE:(h02-(h04，余量為Fe;以上述化學成分得到熔模精密鑄造鑄態(tài)球墨鑄鐵QT600-10的基體為鐵素體與珠光體混合物，其中珠光體含量為3 5%?5 5%，球化級別I級?2級，石墨大小6級?7級； 為得到上述的球墨鑄鐵QT600-10，其生產(chǎn)方法為: 首先，熔模鑄造型殼焙燒:型殼焙燒采用貫通式天然氣焙燒爐焙燒型殼，型殼間焙燒時的擺放間距>70mm，焙燒溫度控制在900-950°C，焙燒時間控制在在2.5-3.5h ； 第二步，鐵水熔煉:采用中頻感應電爐熔煉鐵液，爐料選用球生鐵Q10、回爐料和廢鋼，按質量百分比配比為:球生鐵QlO 45-60%，回爐料20-30%，廢鋼10-15%，保證球化處理前鐵液成分為:C:3.6-3.8，S1:1.6-1.8，Μη:0.2-0.4，Ρ: < 0.035,S: < 0.02,Cu:0.4-0.6； 第三步、球化處理:采用堤壩式球化處理包，球化處理方法為沖入法，球化劑選用FeSiMg5REl，粒度為10-30mm，不合規(guī)格的球化劑控制在5%以內(nèi)，加入量為處理鐵水重量的1.2%?1.4%，球化處理溫度控制在1490?1530°C，球化反應時間在45?70s; 第四步、孕育處理:采用三次孕育方式，第一次孕育為球化室內(nèi)孕育，選用粒度為4_8mm的FeSi75孕育劑，加入量為球化包內(nèi)處理鐵水重量的0.4%，隨球化劑一起壓包在球化室內(nèi)；第二次孕育為倒包孕育，在澆包底部提前放入粒度為3_8mm的SiBaCa長效孕育劑，加入量為鐵水重量的0.4%，鐵水轉包溫度1390?1430°C;為使石墨等級穩(wěn)定達到I?2級，進一步改善孕育效果，第三次采用型內(nèi)孕育，選用粒度為0.4-0.8mm的SiBaCa孕育劑，孕育量為模組重量的0.2%，處理溫度為澆注溫度，即1360?1390°C ； 第五步、型殼澆注:在進行球化處理時，型殼從焙燒爐中出爐，保證紅殼澆注，型殼溫度在600?850°C，澆注溫度在1350?1390°C，從球化結束到澆注完畢，時間在6min以內(nèi)； 第六步、型殼澆注后的模組冷卻方式:在澆注完后先自然空冷10?15min后放倒模組；放倒3?5min后啟動風機對著模組小車進行強制冷卻，風速控制為3?5m/ s，冷卻速度控制為 I ?2°C/s。
【文檔編號】C22C37/04GK105861917SQ201610231025
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月14日
【發(fā)明人】馬波, 李忠, 陳娟
【申請人】東風精密鑄造有限公司