[其他]具有鐵素體和貝氏體雙相組織的釩鈦球墨鑄鐵

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 101986000004863
• 申請(qǐng)日: 1986-08-11
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN1003178B
• 公開(kāi)（公告）日: 1989-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃其華;何寧;陶小安
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市機(jī)電研究院鑄造研究所
• 代理公司: 北京市機(jī)械工業(yè)專利事務(wù)所
• 代理人: 周毓勤

本發(fā)明提供了一種含有Ｖ、Ｔｉ和Ｒｅ元素的新型球墨鑄鐵材料。其經(jīng)預(yù)先退火得到全部鐵素體組織，然后等溫淬火得到鐵素體和貝氏體雙相組織的基體。這種材料由于Ｖ、Ｔｉ元素形成的確質(zhì)點(diǎn)和細(xì)化晶粒的作用，耐磨性和強(qiáng)度較高，又由于大量鐵素體的存在而具有高的韌性和低的硬度，從而加工性能較好。其適用于反復(fù)載荷條件下工作，接觸載荷較大時(shí)承受滑動(dòng)摩擦的零件，如齒輪、曲軸、鏈輪和凸輪軸等。

本發(fā)明涉及一種具有良好綜合性能的球墨鑄鐵。特別是一種含有V、Ti和稀土元素并采用新的熱處理工藝的球墨鑄鐵。

目前，國(guó)內(nèi)外把高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵用于接觸載荷較大、承受滑動(dòng)摩擦的零件，例如齒輪等。高強(qiáng)度高韌性球墨鑄鐵大多是以?shī)W氏體貝氏體雙相組織為基體的。這種組織中的貝氏體有良好的綜合性能及高的強(qiáng)度及耐磨性。奧氏體的存在又使材料獲得高的韌性。但是由于殘余奧氏體數(shù)量是由溫度控制的，奧氏體貝氏體雙相組織的形成溫度又較高（約350～450℃），所以?shī)W氏體穩(wěn)定性較小，不易獲得較多的穩(wěn)定的殘余奧氏體，材料的韌性往往不能達(dá)到預(yù)想的效果，較高的淬火溫度又給淬透性帶來(lái)不良影響。另外，為了獲得穩(wěn)定的殘余奧氏體，常常要在材料中加入Mo和Ni。這使材料的成本顯著提高。

為了解決這些問(wèn)題，目前有一種新的基體組織，即鐵素體貝氏體雙相組織。這種組織同時(shí)具有高的強(qiáng)度和韌性。日本專利申請(qǐng)J59104425所提出的材料的化學(xué)成分為：C：3.2～4.0%，Si：2.0～3.5%，Mn＜0.1%，P＜0.1%，S＜0.03%，Mg：0.02～0.06%。熱處理過(guò)程為：將球墨鑄鐵加熱到750℃至850℃之間，在這個(gè)溫度下保持15～90分鐘，然后在250～450℃介質(zhì)中快速冷卻，在此溫度下保持30分鐘以上。由此獲得以鐵素體和貝氏體為基體的球墨鑄鐵。其性能為：σb＝63.0kg/mm²，δ＝13.2%，HV＝198（折合HB＝198）。該日本專利未提及其接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度的數(shù)值。

由于鐵素體量可用控制奧氏體化的溫度和時(shí)間來(lái)控制，所以材料的韌性、硬度可根據(jù)使用要求任意控制。尤其是得到高韌性或低硬度的球墨鑄鐵就容易得多了，并且由于淬火溫度較低，這種材料的淬透性要比奧氏體貝氏體球墨鑄鐵優(yōu)越。同時(shí)不需加入Ni、Mo等合金，使鑄件的成本也比奧貝降低20～60%。

但該日本專利金相組織分布為，鐵素體包圍在石墨球周?chē)愂象w分布在鐵素體之間。由于石墨球近似基體中的孔洞，鐵素體強(qiáng)度又較低，因此在鐵素體包圍石墨球的情況下，表現(xiàn)出石墨球?qū)w有較大的削弱作用。

本發(fā)明的目的在于提供一種新的合金球墨鑄鐵材料及制造方法。這種球墨鑄鐵含有鐵素體和貝氏體。它同時(shí)具有高的接觸強(qiáng)度、韌性、耐磨性和低的硬度。并且價(jià)格低廉，其成本與普通球鐵相當(dāng)或稍高但不大于5%。

本發(fā)明所提供的球墨鑄鐵材料的化學(xué)成分為：C∶3.0～4.2%，Si∶2.5～4.0%，Mn＜1.0%、P＜0.1%，S＜0.05%，Pe∶0.02～0.2%，Mg∶0.02～0.08%、V∶0.15～0.5%、Ti∶0.05～0.3%、其余為Fe。熱處理過(guò)程為：預(yù)先在780～940℃溫度區(qū)間內(nèi)退火，在此溫度內(nèi)保溫30～180分鐘，隨爐冷卻獲得全部鐵素體基體組織。然后再將鑄件加熱到780～920℃，并在此溫度保溫10～60分鐘，獲得鐵素體加奧氏體組織，然后快速冷卻到250～300℃，在此溫度下保溫30～60分鐘，得到由貝氏體構(gòu)成骨架，中間夾有彌散狀鐵素體的基體組織，貝氏體包圍石墨球生長(zhǎng)，這種鐵素體加貝氏體球墨鑄鐵比日本專利申請(qǐng)J59104425增加了預(yù)處理（退火）工序，使等溫淬火加熱以前的原始組織是全部鐵素體。淬火所得到的貝氏體緊緊圍繞在石墨球周?chē)纬蓮?qiáng)度很高的連續(xù)的貝氏體骨架。這樣不僅進(jìn)一步減輕了石墨球給基體造成的削弱作用，而且從整體上可以減輕由于鐵素體的存在而導(dǎo)致材料強(qiáng)度和耐磨性降低的不良影響。

這種釩鈦球墨鑄鐵可由釩鈦生鐵直接配料熔制。其熔煉處理過(guò)程與普通球鐵完全一致。值得提出的是：為保證良好的球化效果，釩鈦球墨鑄鐵必須含有稀土元素，用以抑制Ti的反球化作用。