一种压缩机油分桶用高抗压球墨铸件制造技术

本发明专利技术提出了一种压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，所述球墨铸件的化学成分按质量百分比包括：C：3.5％

【技术实现步骤摘要】
一种压缩机油分桶用高抗压球墨铸件


[0001]本专利技术涉及铸铁
，尤其涉及一种压缩机油分桶用高抗压球墨铸件。

技术介绍

[0002]压缩机油分桶需要多次试压检验，因此要求铸件具有较高的强度，同时又要具有较好的延伸性。目前，国家标准GB/T1348
‑
2009对球墨铸铁的材质规定了15种牌号，其中常用的有QT450
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10、QT500
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7、QT550
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5、QT600
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3、QT700
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2等，但是这些铸铁材质强度高时塑性差、塑性高时强度低。随着压缩机油分桶铸件要求的增高，目前使用的球墨铸铁已不能满足要求，希望有一种强度高且具有一定塑性的球墨铸铁。
[0003]目前一些高强度高韧性的球墨铸铁，其力学性能大多是通过热处理以后获得的。如《高强度高韧性QT900
‑
5新材料及在大功率高速增压柴油机曲轴上的应用开发》一文介绍了QT900
‑
5的力学性能最后是通过等温正火而获得的。这样不仅工艺复杂，而且成本较高。

技术实现思路

[0004]基于
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出了一种压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，该球墨铸件在QT450
‑
10的基础上对配方进行优化，在抗拉强度、伸长率和硬度方面都有明显提升，显著优于现有产品。
[0005]本专利技术提出的一种压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，所述球墨铸件的化学成分按质量百分比包括：
[0006]C：3.5％
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3.8％、Si：2.5％
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2.8％、Mn：0.3％
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0.5％、Cu：0.1％
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0.3％、Mg：0.03％
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0.05％、Re：0.02％
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0.03％、S：≤0.035％、P：≤0.05％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；
[0007]所述球墨铸件的基体组织为珠光体和铁素体的混合体，珠光体含量不低于25％，球化率不低于90％。
[0008]本专利技术中，通过多种合金元素复合添加，使所得球墨铸件具有极高强度的同时，还获得良好的塑性，其中各元素的作用如下：
[0009]碳(C)：C可以促进Mg的吸收，改善球化等级，提高石墨球的圆整度。随着C含量的增加，可提高铁液的流动性，减少铸件的缩松缺陷，促进石墨化，减小白口倾向。但是，一方面，随着C含量增加，石墨球数量增多，致使金属基体抵抗外力的有效面积减少，材料的抗拉强度、屈服强度以及硬度相继下降；另一方面，碳含量高时，石墨析出较多，圆整度提高，有利于减少浇注成型时的缩松缩孔，使铸件致密；从保证球墨铸件具有良好的力学性能和铸造性能两方面考虑，本专利技术将C含量控制为3.5％
‑
3.8％；
[0010]硅(Si)：Si可以促进石墨化，促进孕育形核，硅也能减少珠光体、渗碳体及三元磷共晶含量，增加铁素体数量，改善球铁的塑性韧性，因此Si对铸件收缩倾向及力学性能的影响也至关重要；通常情况下，球墨铸铁中Si含量在1.8％
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4.3％，但当Si含量大于3％时，冲击韧度急剧下降，温度降低时，Si使断裂韧度下降得更显著，因此考虑到铸造工艺和生产成本，本专利技术将Si含量控制为2.5％
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2.8％。
[0011]锰(Mn)：Mn是扩大γ区的元素，Mn的偏析促进基体中碳化物形成，还能增加及稳定珠光体，提高球墨铸铁的强度和硬度，但Mn的偏析同样也降低塑性和韧性，同时显著提高脆性转变温度，严重损害低温球铁的冲击功；因此，为了获得良好的低温冲击性能，本专利技术将Mn含量控制为0.3％
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0.5％。
[0012]铜(Cu)：Cu是生产高牌号混合基体球墨铸铁最常用的合金元素，能够促进珠光体的形成，有利于共晶转变石墨化，细化石墨，使石墨球圆整，且不会促进碳化物的形成，对基体起固溶强化、沉淀硬化的作用。随着Cu含量的增加，球墨铸件的抗拉强度和硬度相应增加，但断后伸长率有所下降，为了使铸态球墨铸铁具有较高的伸长率和抗拉强度，本专利技术将Cu含量控制为0.1％
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0.3％。
[0013]硫(S)：S是在铸件中容易形成夹杂物而使铸件韧性劣化的元素；硫极容易与球化元素相结合，严重影响球化效果，生成物(硫化物或氧硫化物)大多在晶界周围，会大幅降低材料的强度和冲击性能；因此本专利技术将S含量控制为0.035％或者更少。
[0014]磷(P)：P是铸球中不可避免含有并使铸球韧性劣化的元素；P随金属炉料(生铁、废钢等)进入球墨铸铁，对球化无影响，但是是有害元素；P会对球铁的力学性能产生明显的危害，显著提高脆性转变温度；因此本专利技术将P含量控制为0.05％或更少。
[0015]残留镁(Mg)和稀土(Re)：Re在原铁液中具有强烈的脱硫与脱氧作用,有利于净化铁液和球化，排除干扰元素的影响，减少铸造缺陷，稳定生产；Mg主要对石墨起球化作用，同时脱去铁液中部分硫；适量的残留镁和稀土，不仅能保证石墨球化良好，还能提高球墨铸铁的强度和伸长率，但是过高则会使石墨形态恶化，降低球化率；因此为保证球化效果，本专利技术将Mg残控制0.03％
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0.05％，RE残控制为0.02％
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0.03％。
[0016]本专利技术通过上述合金成分和含量控制，即达到对铸件的金相组织进行了控制，确保铸件中珠光体体积分数应控制在20％以上，在保证珠光体与铁素比例的同时，还提高了球化率，确保能够最终获得高强度高韧性的球墨铸件。
[0017]优选地，5.0≥[Si]/[Mn]+[Cu]≥4.0，且0.6≥[Cu]/[Mn]≥0.5，[Si]、[Mn]、[Cu]分别为Si、Mn、Cu的质量百分含量。
[0018]Si、Cu、Mn为主要合金化元素，这三种合金元素都具有固溶强化作用：Si的固溶作用最强，Si促进铁素体形成，增加伸长率，同时又能弥补珠光体体积分数，减少对强度的影响；Cu、Mn则能细化珠光体，促进珠光体形成，提升材料强度；由此可知，Si、Cu、Mn在固溶强化铁素体方面互相补充而在影响铁素体量方面又互为牵制，控制三者含量可调控基体组织中珠光体和铁素体比例，获得强度和伸长率同时优化的球墨铸件。本专利技术中，经过大量试验，将Si含量和Cu、Mn含量之和的配比控制为4.0
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5.0，可使得混合基体组织中珠光体比例达到20％以上，球化率也达到90％以上，如此获得一种高强度和高伸长率的球墨铸件；与此同时，由于Mn促进珠光体的能力弱于Cu，通过控制二者配比为0.5
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0.6，可以进一步调控基体组织中铁素体、珠光体的相对含量，最终获得性能符合要求的铸件材料。
[0019]优选地，所述球墨铸件的化学成分按质量百分比还包括：Cr：0.01
‑
0.05％和/或Sn：0.005％
‑
0.01％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，其特征在于，所述球墨铸件的化学成分按质量百分比包括：C：3.5％
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3.8％、Si：2.5％
‑
2.8％、Mn：0.3％
‑
0.5％、Cu：0.1％
‑
0.3％、Mg：0.03％
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0.05％、Re：0.02％
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0.03％、S：≤0.035％、P：≤0.05％，其余为Fe和其他不可避免的杂质；所述球墨铸件的基体组织为珠光体和铁素体的混合体，珠光体含量不低于25％，球化率不低于90％。2.根据权利要求1所述的压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，其特征在于，5.0≥[Si]/[Mn]+[Cu]≥4.0，且0.6≥[Cu]/[Mn]≥0.5，[Si]、[Mn]、[Cu]分别为Si、Mn、Cu的质量百分含量。3.根据权利要求1或2所述的压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，其特征在于，所述球墨铸件的化学成分按质量百分比还包括：Cr：0.01
‑
0.05％和/或Sn：0.005％
‑
0.01％。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述的压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，其特征在于，所述球墨铸件是通过下述方法制备得到：将生铁、废钢、回炉料和增碳剂配料，熔炼后，对所得原铁液进行球化和孕育处理，完成后浇注成型，即得到所述压缩机油分桶用高抗压球墨铸件。5.根据权利要求1
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4任一项所述的压缩机油分桶用高抗压球墨铸件，其特征在于，按质量百分比计，所述生铁、废钢、回炉料和增碳剂的加入量分别为45
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60％、10
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30％、20
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40％、3
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【专利技术属性】
技术研发人员：赵东凯，明章林，汪海宁，刘伟，杨霄，
申请(专利权)人：宁国东方碾磨材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：