本發(fā)明涉及一種汽車后橋殼用高強(qiáng)度球墨鑄鐵件及其制備方法,屬于球墨鑄鐵技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù):
汽車的誕生已經(jīng)有百年的歷史,發(fā)展迅速,目前已成為世界上最主要的交通工具和拉動經(jīng)濟(jì)增長的重要驅(qū)動力,也是人們生活不可或缺的重要組成部分。鑄件是汽車產(chǎn)品零部件的重要構(gòu)成之一,鑄件產(chǎn)品在汽車零部件上的應(yīng)用占有重要地位。汽車用鑄件的主要特點(diǎn)是形狀復(fù)雜、壁厚較薄、尺寸精度高、生產(chǎn)批量大、要求可靠性非常高等。汽車要盡可能低減輕自身重量,就要求鑄件既要輕,還要有很高的強(qiáng)度。過去許多汽車零部件用的材質(zhì)是灰鑄鐵,如今大都改為球墨鑄鐵件。
汽車后橋殼是汽車的重要組成部分,它與主減速器、差速器和車輪傳動裝置組成驅(qū)動橋。汽車后橋殼是汽車上重要的承載件和傳力件,不僅支承汽車重量,將載荷傳遞給車輪,而且還承受由驅(qū)動車輪傳遞過來的牽引力、制動力、側(cè)向力、垂向力的反力以及反力矩,并經(jīng)懸架傳給車架或車身。在汽車行駛過程中,由于道路條件的千變?nèi)f化,橋殼受到車輪與地面間產(chǎn)生的沖擊載荷的影響,可能引起橋殼變形或折斷。因此,這就要求用于汽車后橋殼的球墨鑄鐵件具有足夠的強(qiáng)度和剛度。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于提供一種汽車后橋殼用高強(qiáng)度球墨鑄鐵件及其制備方法。
為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種汽車后橋殼用高強(qiáng)度球墨鑄鐵件,其各化學(xué)組分的重量百分比為:C 3.7-4.2%、Si 2.6-3.0%、Mn 0.6-0.9%、Cu 0.4-0.7%、Ti 0.5-0.8%、Zr0.3-0.5%、Nb0.15-0.25%、Nd0.05-0.1%、Tb0.04-0.08%、P≤0.04%、S≤0.02%,余量為Fe。
一種汽車后橋殼用高強(qiáng)度球墨鑄鐵件的制備方法,包括以下步驟:
(1)稱取生鐵、錳鐵、鈦鐵、廢鋼、電解銅、回爐料等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉,熔煉溫度為1470-1530℃,待爐料全部熔化后,取樣分析并調(diào)整鐵液成分,達(dá)到要求后升溫至1450-1490℃,在功率為350-450W,轉(zhuǎn)速為800-1200r/min的條件下磁力攪拌14-18min,靜置30-40min,出爐;
(2)鐵液出爐前,先在球化包一側(cè)包壩的底部凹坑內(nèi)加入相當(dāng)于鐵液質(zhì)量1.3-1.7%的稀土鋇鈣鎂硅鐵球化劑,在球化劑上覆蓋相當(dāng)于鐵液質(zhì)量0.5-0.8%的硅鋯孕育劑,然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無銹的球鐵屑并搗實(shí),鐵液出爐時,將鐵液通過蓋包小孔流入球化包內(nèi)進(jìn)行球化和孕育處理,溫度控制在1430-1480℃,待球化反應(yīng)完畢后,立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉,在功率為600-700W,頻率為20-30kHz的條件下超聲震蕩25-35mim,并扒凈鐵液表面的浮渣,靜置25-30min,然后取樣制取三角試塊分析,檢測球化合格后即可進(jìn)行澆注;
(3)澆注前,將球化包及提包烘烤至830-870℃,澆注溫度控制在1410-1440℃,澆注速度控制在0.4-0.7kg/s;
(4)對澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先以60-80℃/h的速率升溫至720-770℃,保溫2-3h,再以20-40℃/h的速率降溫至410-460℃,保溫3-4h,再以40-60℃/h的速率升溫至960-990℃,保溫1-2h;然后投入200-250℃熔鹽中冷卻淬火,冷卻25-40s;最后在功率為300-600W的條件下微波加熱2-5h,再在功率為700-1000W的條件下微波加熱1-3h,出爐空冷即可。
本發(fā)明的有益效果:
本發(fā)明由于Ti、Zr、Nb、Nd、Tb等元素的加入,尤其Zr、Nd、Tb三種元素的加入,使得本發(fā)明制得的球墨鑄鐵件的強(qiáng)度高于普通球墨鑄鐵件,抗拉強(qiáng)度≥950Mpa,屈服強(qiáng)度≥820Mpa,適用于汽車后橋殼,具有良好的應(yīng)用前景。
具體實(shí)施方式
一種汽車后橋殼用高強(qiáng)度球墨鑄鐵件,其各化學(xué)組分的重量百分比為:C 3.7-4.2%、Si 2.6-3.0%、Mn 0.6-0.9%、Cu 0.4-0.7%、Ti 0.5-0.8%、Zr0.3-0.5%、Nb0.15-0.25%、Nd0.05-0.1%、Tb0.04-0.08%、P≤0.04%、S≤0.02%,余量為Fe。
一種汽車后橋殼用高強(qiáng)度球墨鑄鐵件的制備方法,包括以下步驟:
(1)稱取生鐵、錳鐵、鈦鐵、廢鋼、電解銅、回爐料等爐料加入到中頻感應(yīng)電爐中進(jìn)行熔煉,熔煉溫度為1510℃,待爐料全部熔化后,取樣分析并調(diào)整鐵液成分,達(dá)到要求后升溫至1480℃,在功率為400W,轉(zhuǎn)速為1000r/min的條件下磁力攪拌16min,靜置35min,出爐;
(2)鐵液出爐前,先在球化包一側(cè)包壩的底部凹坑內(nèi)加入相當(dāng)于鐵液質(zhì)量1.5%的稀土鋇鈣鎂硅鐵球化劑,在球化劑上覆蓋相當(dāng)于鐵液質(zhì)量0.7%的硅鋯孕育劑,然后在孕育劑表面均勻撒上一層潔凈、干燥、無銹的球鐵屑并搗實(shí),鐵液出爐時,將鐵液通過蓋包小孔流入球化包內(nèi)進(jìn)行球化和孕育處理,溫度控制在1460℃,待球化反應(yīng)完畢后,立即在鐵液表面撒集膨脹珍珠巖粉,在功率為650W,頻率為25kHz的條件下超聲震蕩30mim,并扒凈鐵液表面的浮渣,靜置28min,然后取樣制取三角試塊分析,檢測球化合格后即可進(jìn)行澆注;
(3)澆注前,將球化包及提包烘烤至850℃,澆注溫度控制在1430℃,澆注速度控制在0.5kg/s;
(4)對澆注成型的鑄件進(jìn)行熱處理:先以70℃/h的速率升溫至750℃,保溫2.5h,再以30℃/h的速率降溫至440℃,保溫3h,再以50℃/h的速率升溫至970℃,保溫1.5h;然后投入220℃熔鹽中冷卻淬火,冷卻30s;最后在功率為450W的條件下微波加熱3h,再在功率為900W的條件下微波加熱2h,出爐空冷即可。
經(jīng)檢驗(yàn),其力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度1063Mpa,屈服強(qiáng)度951Mpa,伸長率13.1%。