程兆虎，吳來(lái)發(fā)，汪大新

高屈強(qiáng)比球墨鑄鐵軸套生產(chǎn)工藝探討

程兆虎，吳來(lái)發(fā)，汪大新

1. 概述

屈強(qiáng)比反映了材料的脆性傾向，屈強(qiáng)比高，材料抗變形能力較強(qiáng)，不易發(fā)生塑性變形，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)材料的節(jié)約，減輕重量，降低成本。有數(shù)據(jù)顯示，無(wú)論基體或熱處理工藝如何設(shè)計(jì)，常規(guī)牌號(hào)球墨鑄鐵的屈強(qiáng)比數(shù)據(jù)基本在0.65～0.69之間，比有些資料公布的球墨鑄鐵屈強(qiáng)比0.7～0.8低，實(shí)際生產(chǎn)也驗(yàn)證了這一點(diǎn)。

2014年我公司接到一批材質(zhì)為D550-SPL的高屈強(qiáng)比軸套（見(jiàn)圖1）外銷訂單，其技術(shù)要求見(jiàn)表1。

筆者參考了球墨鑄鐵國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)對(duì)應(yīng)QT550-5到QT700-2球墨鑄鐵屈強(qiáng)比均在0.60～0.65，而此牌號(hào)所要求屈強(qiáng)比＞0.7，因此，實(shí)際控制時(shí)已無(wú)法使用國(guó)標(biāo)進(jìn)行要求。隨后，根據(jù)我廠以往生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)，成功實(shí)現(xiàn)鑄態(tài)生產(chǎn)此牌號(hào)高強(qiáng)軸套，并最終實(shí)現(xiàn)批量化穩(wěn)定生產(chǎn)，達(dá)到客戶要求。

2. 設(shè)備使用

我廠所使用的熔煉設(shè)備為應(yīng)達(dá)“一拖二”3t/h中頻感應(yīng)電爐，KW靜壓濕砂造型線（見(jiàn)圖2），PUMA澆注機(jī)自動(dòng)澆注。

3. 原輔材料選用

（1）爐料配比 廢鋼Ⅰ40%+廢鋼Ⅱ30%+回爐料30%。廢鋼要求使用低錳、低鉻、潔凈、無(wú)銹且無(wú)漆的碳素鋼，如硅鋼片、45鋼、Q235鋼等；回爐料要求為生產(chǎn)該產(chǎn)品專用回爐料，拋丸后單獨(dú)存放加料。

（2）孕育劑和球化劑選用 一次孕育選用粒度為35mm左右的75SiFe、二次孕育選用粒度為0.2～0.7mm的硅錳鋯孕育劑。球化劑選用3-8稀土硅鎂合金。

4. 化學(xué)成分選擇

在生產(chǎn)中，選擇合適的爐料以控制鑄件化學(xué)成分乃至產(chǎn)品質(zhì)量是至關(guān)重要的。生產(chǎn)中，嚴(yán)格控制P、S元素，要求原鐵液wP≤0.08%，wS≤0.04%。

碳當(dāng)量CE的選擇需綜合考慮鑄件縮松、縮孔和石墨漂浮的產(chǎn)生。為使鑄件獲得良好補(bǔ)縮和避免石墨漂浮，應(yīng)將CE控制在4.4%～4.6%之間，CE的控制主要通過(guò)C、Si含量的調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)。

Mn、Cu、Cr對(duì)提高基體中珠光體含量和鑄件硬度均有促進(jìn)作用。但Mn、Cr含量過(guò)高，會(huì)在基體中形成碳化物，造成組織偏析，為此，要求wMn＝0.2%～0.6%，wCr≤0.1%。Cu可有效促進(jìn)珠光體形成而不在基體中形成碳化物，但單獨(dú)加Cu易使鑄件硬度不均，故需配合其他合金使用。因此，在試制軸套時(shí)，我公司采用Cu+X組合方式進(jìn)行生產(chǎn)。

某高屈強(qiáng)比球墨鑄鐵軸套化學(xué)成分控制范圍見(jiàn)表2。

圖1　高屈強(qiáng)比軸套結(jié)構(gòu)

圖2　KW靜壓造型線

5. 孕育及球化處理

（1）孕育的作用在于脫氧、脫硫，于基體中形成異質(zhì)核心促進(jìn)生核，細(xì)化晶粒，增加石墨球數(shù)量。為減小澆注前后鑄件性能的差異，防止?jié)沧⒑笃阼T

件表面白口化影響鑄件毛坯加工，生產(chǎn)中爐前和澆注分別采用75SiFe和硅錳鋯孕育劑分兩次進(jìn)行孕育。一次孕育所用75SiFe用量在0.4%～0.8%，二次孕育所用硅錳鋯用量在0.05%～0.10%。

（2）球化處理溫度控制在1480～1520℃，球化劑使用3-8稀土硅鎂合金，處理方式為蓋包球化，加入量在1%左右。

6. 熔煉及澆注要求

熔煉結(jié)束撇盡表面爐渣，待爐溫升至1500～1550℃，關(guān)閉電源，于表面覆上除渣劑，靜置10～20min。采取低溫快澆，于1360～1380℃進(jìn)行澆注。

本體性能最終經(jīng)第三方檢測(cè)，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到客戶要求。

7. 去應(yīng)力退火

由于此鑄件毛坯在加工時(shí)，需在軸向開(kāi)一敞口槽，導(dǎo)致前期加工驗(yàn)證時(shí)，反饋加工變形。為此，后續(xù)增加一去應(yīng)力退火工序：隨爐升溫速率80～100℃/h （裝爐溫度＜250℃，根據(jù)裝爐量選擇升溫速率），達(dá)520℃后，保溫4～5h出爐空冷至室溫。采用退火工藝后，消除了因變形導(dǎo)致的加工廢品，滿足了客戶要求。

8. 結(jié)語(yǔ)

如今我國(guó)與國(guó)際上發(fā)達(dá)國(guó)家貿(mào)易往來(lái)越來(lái)越頻繁，面對(duì)國(guó)際上不同國(guó)家對(duì)鑄件牌號(hào)的要求，我們需開(kāi)闊思維，打破舊有觀念，攻堅(jiān)克難，努力將產(chǎn)品做好，滿足客戶需要。

表1　高屈強(qiáng)比軸套技術(shù)要求

表2　軸套化學(xué)成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）?。?）

20150128

作者簡(jiǎn)介：程兆虎、吳來(lái)發(fā)、汪大新，安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠。