本发明专利技术涉及制造在几何形状及尺寸上具有高精度、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法，该方法包括下列步骤：ａ）按照一定的重量组分，制备含有Ｃ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｍｇ和铁的液体状态的混合物；ｂ）在特定温度范围下向模具中浇铸所述液体状态混合物；ｃ）在所述组合物的奥氏体的极限温度范围内的某一温度Ｔｓ下脱模；ｄ）在１０５０℃到ＡＲ３之间的温度Ｔｆ下进行热塑性变形而获得具有其最终形状和尺寸的坯件；将所述坯件冷却所述零件至环境温度。通过模制得到的坯件的体积基本等于零件的体积，且通过热塑变形进行成型的操作是一个在闭合容器或模具内的校准操作，该操作可以使得到的已校准的铸造零件不带有横向毛刺。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及球墨铸铁铸件的制造方法，还涉及通过实施该方法所得到的铸铁。这里所用到的措辞“在几何形状及尺寸上具有高精度的、且具备改良机械性能”是指球墨铸铁零件的表面状态、几何形状和尺寸精度、及其优于那些传统铸造方法所制得的产品的机械特性。法国专利No.2839727公开了一种制造球墨铸铁零件的特殊方法，这种方法结合了并依次使用铸造、锻造以及热处理这几种技术。该专利中所描述的这种方法使所获得的球墨铸铁零件具有非常好的机械特性(拉伸强度Rm＞1000兆帕(MPa)；弹性极限与拉伸强度的比值Rp0.2/Rm＞0.68；断裂延伸率A％在4％到14％的范围内)，且尺寸精度与几何精度接近传统的锻造方法，即优于传统的铸造方法所获得的精度。然而，在上述专利的方法中，所有的制造步骤是在铸造所产生的热量中进行的；这需要进行一些为了保持某些制造阶段之间温度的中间操作，因为不是所有的步骤都具有相同的持续时间。这尤其适用于铸造操作以及锻造操作，也适用于锻造和贝氏体分级淬火(bainiticstaged quenching)的热处理。因而实施该方法需要一种专门的且昂贵的生产线，即这种方法很适于大批量生产，例如在汽车制造中，但却不适合于中小型的生产。此外，许多机械零件不需要像专利FR2839727所得到的贝氏体或奥氏体-铁素体结构这么高级别的机械特性，这种结构也很难加工。在将这种方法应用到某种需高塑性变形比以进行冲压处理的零件上时，已发现这种零件在进行修边(trimming)时容易受到损坏，这是因为有时石墨球会产生大量变形，然后在零件靠近毛边(seam of flash)以及毛边本身的区域上聚集成列，当切削工具穿过时，那些位置上的金属容易发生撕裂。另外，对于某些形状的零件，疲劳应力较脆弱的点位于分界面上的毛边(flash)上，分界面通常位于零件的中间部分。当实施专利FR2839727中的方法时，很难控制在敞口模具中进行冲压时必然产生的毛刺(flash)，因此很难控制铸铁在那些位置上的变形率以及石墨球的变形率。此外，制造商也越来越寻求较低的半成品(rough part)价格，同时他们还需要半成品具有越来越高的精度，即其所需的加工越少越好。根据这些条件，为了要比传统的钢部件锻造方法在经济上更具竞争力，特别是在汽车类型的大批量生产零件中，同时也在小批量加工的零件中，上述的专利方法需要进行改进。本专利技术的目的是通过提出一种具备下述特征的球墨铸铁零部件加工方法，来满足上述目的以及克服所述缺陷·与传统锻造方法以及与较早的专利FR2939727相比，本方法具有改进的产出率；·相对于专利FR2839727的方法所获得的部件来说具有改进的疲劳极限；·机械特性优于传统铸造方法所得到的机械特性；以及·尺寸精度和几何精度优于传统的铸造和锻造方法，且优于专利FR2839727保护主题的方法。通过这种方式得到的球墨铸铁零件具有足够的尺寸和几何精度，在某些情况下，可以省掉基准面的预加工步骤。为此，本专利技术提出了一种制造在几何形状及尺寸上具有高精度的、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法，该方法包括下列步骤a)制备一种液体状态的混合物，其具有下列按重量计算的组分3％至4％的C；1.7％至3％的Si；0.1％至0.7％的Mn；0至4％的Ni；0至1.5％的Cu；0至0.5％的Mo；带有与零件厚度相适应的残留Mg成分，介于0.025％到0.080％范围内；其余的为铁以及制备过程中所带的杂质；这些杂质特别可以是含量小于0.015％的S和含量小于0.10％的P；b)将这些液体状态的混合物在温度为1350℃到1550℃范围内时浇铸到一个模具中以得到一个所需的零件坯件，该坯件的形状接近零件的形状；c)在温度为Ts时将所述坯件从模具中脱出，该温度Ts位于固相点与AR3之间，其中固相点与AR3代表所述组合物的奥氏体范围的极限温度；d)在温度为Tf时通过热塑性变形对坯件进行成型，该温度Tf位于1050℃到AR3之间，直接在铸造的热量中或者将温度保持Tm＝Tf+20℃到50℃达到10分钟到60分钟长的时间，从而可获得具有其最终形状和尺寸的零件；e)将所述零件直接在一个温度Tb下所形成的热量中进行淬火，该温度在260℃到420℃之间且处在贝氏体范围内，将该零件保持Tb温度一段时间tb，时间tb在60分钟到180分钟的范围内；以及f)冷却所述零件至环境温度；该方法的特征在于通过模制得到的坯件的体积基本等于零件的体积，且通过热塑变形进行成型的操作是一个在闭合容器或模具内的校准操作，该操作可以使得到的已校准的铸造零件不带有横向毛刺。实施本专利技术方法的这种方法可以得到基本为贝氏体结构的球墨铸铁，从而使零件具有非常好的机械特性，但疲劳极限却大于利用专利FR2839727的方法所得到的疲劳极限。这里用到的措辞“基本贝氏体的”是指由至少50％贝氏体构成的结构。在本专利技术方法的另一实施方式中，在通过热塑性变形而获得不带横向毛刺的校准模制零件的校准操作之后，所述已校准模制零件可以通过空气冷却方式、控制方式或者淬火来冷却到环境温度，以使零件具有所需的机械特性；这取代了贝氏体淬火。本专利技术的这种实施方式使得可以得到一种由不同比例的铁素体和/或珠光体构成的球墨铸铁结构；这种结构是基本为铁素体的或者基本为珠光体的，或者铁素体-珠光体。这里以及下文所使用的措辞“基本铁素体”以及“基本珠光体”分别是指由至少50％铁素体或者至少50％珠光体构成的结构。零件所获得的机械特性，特别是疲劳极限，尽管其并不比采用专利FR2839727方法的结果好，但是比只通过铸造的球墨铸铁好，这归因于校准操作所获得的压实及加工硬化效果。在本专利技术方法的所述前两个实施方式中，在将坯件脱模操作c)和热塑性变形操作d)之间，或者在坯件脱模c)和附加的将坯件保持在温度Tm上的操作之间，加入一个通过切割或者一些其它方法从坯件上分离铸件头部(冒口、斜槽)的中间步骤，以得到一个体积基本等于所需校准铸件体积的单独坯件。该中间步骤试图从铸造坯件上除去所有浇冒口，同样，如果必要的话，还可以改进其形状和体积，以为下一步校准操作作准备。该步骤还可以包括清洁所述坯件的步骤，例如，利用刷光或其它方法，以在进行校准操作之前除去铸造步骤中所产生的任何氧化物或残渣。在本专利技术方法的另一实施例中，在铸造坯件的步骤之后，且在容器或模具中通过热塑性变形的校准步骤之前，将所述坯件冷却到温度低于AR3之后从模具中脱出，然后再加热所述坯件并将其温度保持在AC3到1050℃范围内，并持续10分钟到90分钟的一段时间，以保证在所述坯件内具有高度均匀的温度及化学组分。在本专利技术的该实施例方法中，包括除去冒口、打磨以及可能的清理毛刺及喷丸处理在内的铸造坯件精加工过程变得更容易，因为其是在环境温度下进行的；由于模制和校准操作分开进行，简化了该方法的实施。在本专利技术方法的该实施例中，精加工步骤还可以包括磨削和/或切削操作，以获得一个基本等于零件体积的坯件体积，和/或一个被设计用来微调所述坯件形状的坯件体积。在本专利技术方法的各实施例中，在校准操作过程中的塑性变形率被有意地进行了限制，以避免产生石墨球的过渡平整，其中过渡平整石墨球沿着金属的流动方向定向。利用一个体积大致等于所要获得的零件体积的坯件本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造在几何形状及尺寸上具有高精度、且具备改良机械特性的球墨铸铁零件的方法，该方法包括下列步骤：ａ）制备一种液体状态的混合物，其具有下列按重量计算的组分：３％至４％的Ｃ；１．７％至３％的Ｓｉ；０．１％至０．７％的Ｍｎ；０至４％的Ｎ ｉ；０至１．５％的Ｃｕ；０至０．５％的Ｍｏ；带有残留含量与零件厚度相适应的Ｍｇ该残留含量在０．０２５％到０．０８０％范围内；其余的为铁以及制备过程中所带的杂质；所述杂质特别可以是含量小于０．０１５％的Ｓ和含量小于０．１０％的Ｐ；ｂ） 将这些液体状态的混合物在温度为１３５０℃到１５５０℃范围内时浇铸到一个模具中以得到一个所需的零件坯件，该坯件的形状接近于零件的形状；ｃ）在温度为Ｔｓ时将所述坯件从模具中脱出，该温度Ｔｓ位于固相点与ＡＲ３之间，其中固相点与ＡＲ３代表所 述组合物的奥氏体范围的极限温度；ｄ）在温度为Ｔｆ时通过塑性变形来进行成型，该温度Ｔｆ位于１０５０℃到ＡＲ３之间，所述成形直接在铸造的热量中、或者将温度保持Ｔｍ＝Ｔｆ＋２０℃到５０℃一段１０分钟到６０分钟长的时间之后进行，从而可获得具 有其最终形状和尺寸的零件；ｅ）将所述零件直接在温度Ｔｂ下所形成的热量中进行淬火，该温度在２６０℃到４２０℃之间且处在贝氏体范围内，将该零件保持Ｔｂ温度一段时间ｔｂ，时间ｔｂ在６０分钟到１８０分钟的范围内；以及ｆ）冷却所述零件 至环境温度；该方法的特征在于，通过模制得到的坯件的体积基本等于零件的体积，且通过热塑变形进行成型的操作是一个在闭合容器或模具内进行的校准操作，该操作可以使得到的已校准的铸造零件不带有横向毛刺。...
【技术特征摘要】
...
【专利技术属性】
技术研发人员：DP拉贝，JM勒西尔，
申请(专利权)人：科技有限责任公司，阿特利耶德斯让维斯有限公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]
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