具有超低溫高沖擊韌性的球墨鑄鐵齒輪箱及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種具有超低溫高沖擊初性的球墨鑄鐵齒輪箱及其制造方法，屬于 鑄造技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 球墨鑄鐵的初性一般隨著溫度的降低而降低，當(dāng)?shù)陀谝欢囟葧r(shí)會(huì)因初性急劇降 低而出現(xiàn)脆性斷裂，即所謂初脆轉(zhuǎn)變。近年來(lái)，我國(guó)軌道交通業(yè)快速發(fā)展，電力機(jī)車(chē)運(yùn)行的 地域迂闊，紳度跨度很大，寒冷地區(qū)冬季的溫度可達(dá)到-40°cW下，基于機(jī)車(chē)運(yùn)行速度及安 全上的考慮，對(duì)電力機(jī)車(chē)用球墨鑄鐵齒輪箱低溫沖擊初性的要求亦越來(lái)越高。中國(guó)鐵路總 公司的TJ/JW065-2015《交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)球鐵齒輪箱暫行技術(shù)條件》就規(guī)定，球墨鑄鐵齒輪 箱不僅要求具備國(guó)標(biāo)GB/T1348-2009規(guī)定的QT500-7A的機(jī)械性能，而且還要求兼具較高的 伸長(zhǎng)率和低溫沖擊初性，即；伸長(zhǎng)率A> 8%，-40°C沖擊功均值> 4J、單值> 3J。傳統(tǒng)的 QT500-7A球墨鑄鐵材料不能滿足該個(gè)要求。國(guó)標(biāo)GB/T1348-2009中雖然另有一個(gè)具有較高 低溫沖擊初性的卵400-184以所得鑄件及其附鑄試塊-40°C低溫沖擊初性一般可達(dá)12JW 上，伸長(zhǎng)率也較高18%W上，但其強(qiáng)度指標(biāo)距離QT500-7A相差甚遠(yuǎn)，僅抗拉Rm> 380MPa， 屈服化0. 2 > 240MPa，且經(jīng)過(guò)球化孕育處理后，還需要進(jìn)行高溫石墨化退火處理。中國(guó) 201310114040. 4號(hào)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)披露了一種低溫高初性球墨鑄鐵軸承座及其制造方法，據(jù) 稱(chēng)可W提高球鐵鑄件的低溫沖擊初性，但是該技術(shù)方案同樣在鑄造過(guò)程的球化處理和孕育 處理后，還需要對(duì)鑄件進(jìn)行高溫、低溫兩個(gè)階段的石墨化退火處理，工藝過(guò)程復(fù)雜，加大了 制造成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就是克服上述現(xiàn)有技術(shù)之不足，提供一種具有超低溫高沖擊初性的 球墨鑄鐵齒輪箱及其制造方法，無(wú)需進(jìn)行高溫退火熱處理，縮短工藝流程、降低生產(chǎn)成本， 且能保證強(qiáng)度性能指標(biāo)。
[0004] 本發(fā)明的目的是該樣實(shí)現(xiàn)的：一種具有超低溫高沖擊初性的球墨鑄鐵齒輪箱，其 特征在于其化學(xué)成份及質(zhì)量百分比為；C3. 50%~3. 80%，Si1. 7~1. 9%，MnO. 10%~ 0. 15%，P《0.035%，S《0.015%，Ni1.0%~1.3%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。
[0005] 一種上述超低溫沖擊初性鑄態(tài)球墨鑄鐵及齒輪箱的制造方法，其特征在于采取下 列步驟：
[0006] A.烙煉處理；將高純Q10生鐵、Q235碳結(jié)構(gòu)鋼和回爐料用中頻感應(yīng)電爐烙化，鐵 液烙清后，加入鑲板，使鐵液的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為；C3. 80%~3. 85%，Si0. 6~ 0. 7%，MnO. 10%~0. 15%，P《0. 035%，S《0. 02%，Ni1. 2%~1. 3%，余量為化和不 可避免的雜質(zhì)，然后將爐溫升至1510~1530°C，靜置1~3分鐘后出爐；
[0007] B.球化處理：采用敞口包沖入法球化，將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次分層裝包， 球化劑選用低稀±儀娃鐵，加入量為鐵液質(zhì)量的1. 2% ;
[000引 c.孕育處理：出爐時(shí)的一次隨流孕育+包內(nèi)孕育+誘注時(shí)的二次隨流孕育，其中；
[0009] 出爐時(shí)的一次隨流孕育采用粒度為5-lOmm的Y3娃領(lǐng)孕育劑，相對(duì)于鐵液的加入 量為化g/t;
[0010] 包內(nèi)孕育采用粒度為5-20mm的娃領(lǐng)復(fù)合孕育劑，相對(duì)于鐵液的加入量為3kg/t;
[0011] 誘注時(shí)二次隨流孕育采用粒度為0. 2-0. 7mm的含餓的娃領(lǐng)復(fù)合孕育劑，相對(duì)于鐵 液的加入量為化g/t。
[0012] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述步驟A中，所述高純Q10生鐵為60%~70% 質(zhì)量份、Q235優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼為10%~20%質(zhì)量份，回爐料為20%~30%質(zhì)量份，鑲板加 入量為鐵液質(zhì)量的1. 3%。
[0013] 為了更好地實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，上述步驟B中覆蓋劑采用化Si20低娃覆蓋劑配合 適量珍珠巖來(lái)覆蓋球化材料，化Si20低娃覆蓋劑分兩次覆蓋在球化劑上，加入量分別為鐵 液質(zhì)量的0. 3%和0. 6%。
[0014] 本發(fā)明的技術(shù)方案，鑄件通過(guò)高碳低娃，在保證石墨化的同時(shí)降低其脆性轉(zhuǎn)變溫 度，提高低溫沖擊初性；通過(guò)鑲元素強(qiáng)化了基體組織；通過(guò)先進(jìn)的球化孕育技術(shù)，保證合 理的石墨球數(shù)和較高的球化率，提高了初塑性；與GB/T1348-2009中規(guī)定的QT500-7A球 墨鑄鐵件相比，具有-40°C低溫沖擊初性，其附鑄試塊抗拉強(qiáng)度保持500-510MPa，伸長(zhǎng)率 達(dá)10-20 %的同時(shí)沖擊值可達(dá)到7-9J，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全符合中國(guó)鐵路總公司的TJ/JW 065-2015《交流傳動(dòng)機(jī)車(chē)球鐵齒輪箱暫行技術(shù)條件》的最新規(guī)定。無(wú)需石墨化高溫退火熱 處理，從而大大縮短了工藝流程，避免了熱處理過(guò)程和高溫后表面清理的能源和人工投入， 有效節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例的敞口包沖入法球化處理的分層裝包示意圖。
[0016] 圖中標(biāo)記為；1-鐵水包，2-堤巧，3-球化材料及裝包順序。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[001引 1.生產(chǎn)步驟
[0019] (1)烙煉處理
[0020] 將高純Q10生鐵60 %~70 %質(zhì)量份、Q235優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼10 %~20 %質(zhì)量份、 回爐料為20%~30%質(zhì)量份，用中頻感應(yīng)電爐烙化。鐵液烙清后，加入鑲板，其加入量為 鐵液質(zhì)量的1. 3%。然后將爐溫升至1450°C，取光譜試樣檢測(cè)爐前成分，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn) 行調(diào)整后，升溫到150(TC再次取樣化驗(yàn)，調(diào)整鐵液化學(xué)成分及其質(zhì)量百分的控制范圍為： C3. 80 % ~3. 85%，Si0. 6 ~0. 7 %，MnO. 10 % ~0. 15 %，P《0. 035 %，S《0. 02%，Ni 1. 2%~1. 3%，余量為化和不可避免的雜質(zhì)。成份合格后升溫至1510~1530°C，化渣，保 溫靜置1~3分鐘后出爐。
[0021] (2)球化處理
[0022] 采用敞口包沖入法球化。將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次分層裝包，球化劑選用低 稀±儀娃鐵，加入量為鐵液質(zhì)量的1. 2%。覆蓋劑采用化Si20低娃覆蓋劑配合適量珍珠 巖來(lái)覆蓋球化材料，化Si20低娃覆蓋劑分兩次覆蓋在球化劑上，加入量分別為鐵液質(zhì)量的 0. 3%和 0. 6%。
[0023] (3)孕育處理
[0024] 出爐時(shí)的一次隨流孕育+包內(nèi)孕育+誘注時(shí)的二次隨流孕育。其中；
[0025] 出爐時(shí)的一次隨流孕育采用粒度為5-lOmm的Y3娃領(lǐng)孕育劑，相對(duì)于鐵液的加入 量為化g/t;
[0026] 包內(nèi)孕育采用粒度為5-20mm的娃領(lǐng)復(fù)合孕育劑，相對(duì)于鐵液的加入量為3kg/t;
[0027] 誘注時(shí)二次隨流孕育采用粒度為0. 2-0. 7mm的含餓的娃領(lǐng)復(fù)合孕育劑，相對(duì)于鐵 液的加入量為化g/t。
[00測(cè) 2.產(chǎn)品結(jié)果
[0029] 對(duì)按上述生產(chǎn)步驟重復(fù)進(jìn)行的其中六個(gè)批次的齒輪箱產(chǎn)品進(jìn)行了化學(xué)成分、金相 組織和機(jī)械性能檢測(cè)，結(jié)果如下。
[0030] (1)化學(xué)成分檢測(cè)結(jié)果
[0031]
[0032] (2)機(jī)械性能及金相組織檢測(cè)結(jié)果
[0033]
[0034] 最后應(yīng)說(shuō)明的是；W上實(shí)施例僅用W說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡 管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解；其依然 可W對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替 換；而該些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精 神和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有超低溫高沖擊韌性的球墨鑄鐵齒輪箱，其特征在于其化學(xué) 成份及質(zhì)量百分比為：C3. 50 %~3. 80 %，Si L 7~L 9 %，MnO. 10 %~ 0? 15%，P彡0? 035%，S彡0? 015% ,NiL 0%~L 3%，余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。2. -種權(quán)利要求1所述超低溫沖擊韌性鑄態(tài)球墨鑄鐵及齒輪箱的制造方法，其特征在 于采取下列步驟： A. 熔煉處理：將高純QlO生鐵、Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼和回爐料用中頻感應(yīng)電爐熔化，鐵液 熔清后，加入鎳板，使鐵液的化學(xué)成分及其質(zhì)量百分比為：C3. 80%~3.85%，Si 0.6~ 0.7%，MnO. 10%~0? 15%，P 彡 0.035%，S 彡 0.02% ,Nil. 2%~1.3%，余量為 Fe 和不 可避免的雜質(zhì)，然后將爐溫升至1510~1530°C，靜置1~3分鐘后出爐； B. 球化處理：采用敞口包沖入法球化，將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次分層裝包，球化 劑選用低稀土鎂硅鐵，加入量為鐵液質(zhì)量的1. 2% ; C. 孕育處理：出爐時(shí)的一次隨流孕育+包內(nèi)孕育+澆注時(shí)的二次隨流孕育，其中： 出爐時(shí)的一次隨流孕育采用粒度為5-10_的Y3硅鋇孕育劑，相對(duì)于鐵液的加入量為 2kg/t ; 包內(nèi)孕育采用粒度為5-20mm的硅鋇復(fù)合孕育劑，相對(duì)于鐵液的加入量為3kg/t ; 澆注時(shí)二次隨流孕育采用粒度為0. 2-0. 7mm的含鉍的硅鋇復(fù)合孕育劑，相對(duì)于鐵液的 加入量為2kg/t。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低溫沖擊韌性鑄態(tài)球墨鑄鐵及齒輪箱的制造方法，其特 征在于所述步驟A中，所述高純QlO生鐵為60%~70%質(zhì)量份、Q235優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼為 10%~20%質(zhì)量份，回爐料為20%~30%質(zhì)量份，鎳板加入量為鐵液質(zhì)量的1. 3%。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的超低溫沖擊韌性鑄態(tài)球墨鑄鐵及齒輪箱的制造方法，其特征 在于所述步驟B中覆蓋劑采用FeSi20低硅覆蓋劑配合適量珍珠巖來(lái)覆蓋球化材料，F(xiàn)eSi20 低硅覆蓋劑分兩次覆蓋在球化劑上，加入量分別為鐵液質(zhì)量的0. 3%和0. 6%。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的具有超低溫高沖擊韌性的球墨鑄鐵齒輪箱，其化學(xué)成份及質(zhì)量百分比為：C3.50％～3.80％,Si1.7～1.9％,Mn0.10％～0.15％,P≤0.035％,S≤0.015％,Ni1.0％～1.3％余量為Fe和不可避免的雜質(zhì)。制造時(shí)將高純Q10生鐵、Q235碳素結(jié)構(gòu)鋼和回爐料用中頻感應(yīng)電爐熔化，加入鎳板，調(diào)整各化學(xué)成分的百分比；采用敞口包沖入法球化，將球化劑、孕育劑、覆蓋劑依次分層裝包；采用出爐時(shí)的一次隨流孕育+包內(nèi)孕育+澆注時(shí)的二次隨流孕育。提高了伸長(zhǎng)率和低溫沖擊韌性，強(qiáng)化了基體組織，保證合理的石墨球數(shù)和較高的球化率，提高了韌塑性，無(wú)需石墨化退火熱處理，節(jié)約了生產(chǎn)成本。
【IPC分類(lèi)】C22C33/08, C22C37/10, C22C37/04
【公開(kāi)號(hào)】CN104988382
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510459235
【發(fā)明人】孫云山, 郭勇, 李澤, 毛正石, 包相鋒
【申請(qǐng)人】中國(guó)北車(chē)集團(tuán)大連機(jī)車(chē)車(chē)輛有限公司
【公開(kāi)日】2015年10月21日
【申請(qǐng)日】2015年7月31日