一種合金灰口鑄鐵中高壓泵體材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種鑄態(tài)合金灰鑄鐵中高壓泵體材料及泵體鑄件的制造，泵體材料的化學(xué)成分按質(zhì)量百分比計(jì)為：C3.3～3.8％，Si1.4～2.5％，Mn0.4～0.8％，S≤0.01％，P≤0.06％，Sb0.1～0.5％，Mo0.3～0.5％，Ti0.08～0.12％，Cu0.40～0.60％，Al0.01～0.03％，Re0.011～0.023％，其余為Fe，采用中頻感應(yīng)電爐熔煉，利用稀土硅鐵和硅鋇孕育劑進(jìn)行孕育處理，泵體鑄件采用覆膜砂射砂造型和殼芯；該鑄態(tài)合金灰口鑄鐵材料抗拉強(qiáng)度σb≥400Mpa，延伸率δ1.5～2％，具有應(yīng)力低、組織致密度好、導(dǎo)熱散熱性能好，鑄造工藝穩(wěn)定，成品率高等技術(shù)特征，代替球墨鑄鐵生產(chǎn)壓力等級(jí)在18Mpa-30Mpa之間的中高壓泵體，用于裝載機(jī)、小型挖掘機(jī)等工程機(jī)械中，不容易產(chǎn)生滲漏、漲體等缺陷，使用壽命長(zhǎng)。
【專利說明】一種合金灰口鑄鐵中高壓栗體材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鑄造領(lǐng)域，尤其涉及裝載機(jī)、小型挖掘機(jī)用中高壓泵體鑄件。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，國(guó)內(nèi)工程機(jī)械行業(yè)特別是裝載機(jī)、挖掘機(jī)等得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，目前保有量已超過了幾百萬臺(tái)，油泵體的制造技術(shù)是其關(guān)鍵技術(shù)之一。裝載機(jī)、小型挖掘機(jī)油泵的工作壓力一般在18MPa-30MPa之間，屬于中高壓壓力范圍，液壓油的最高溫度達(dá)到90°C左右，這就要求泵體鑄件有足夠的強(qiáng)度，組織致密、尺寸穩(wěn)定，防止?jié)q體及滲漏故障，同時(shí)還要求泵體材料具有良好的導(dǎo)熱散熱性能等。當(dāng)前裝載機(jī)、小型挖掘機(jī)用泵體一般使用球墨鑄鐵材料，球墨鑄鐵材料雖然有較高的強(qiáng)度，但其鑄造性能不如灰口鑄鐵，組織致密性、導(dǎo)熱散熱性能及尺寸穩(wěn)定性較差，球墨鑄鐵泵體使用過程中易出現(xiàn)滲漏、漲體等缺陷，使用壽命短。傳統(tǒng)的高牌號(hào)灰口鑄鐵，為達(dá)到高的強(qiáng)度性能，采用低碳當(dāng)量，白口傾向大，鑄件內(nèi)應(yīng)力大，需要熱處理消除鑄件內(nèi)應(yīng)力，而且難以達(dá)到中高壓泵體的強(qiáng)度性能要求。因此開發(fā)一種滿足裝載機(jī)、小型挖掘機(jī)等使用條件下的低應(yīng)力鑄態(tài)合金灰口鑄鐵泵體材料是非常有必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]1.本發(fā)明是提供一種鑄態(tài)合金灰口鑄鐵中高壓泵體材料，代替球墨鑄鐵生產(chǎn)裝載機(jī)、小型挖掘機(jī)用液壓泵體，泵體鑄件不易出現(xiàn)滲漏、漲體等缺陷，使用壽命長(zhǎng)，而且成本低。
[0004]2.本發(fā)明為解決其技術(shù)問題所提供技術(shù)方案是:合金灰口鑄鐵材料的組成為含有以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素:C3.3~3.8%，Sil.4~2.5%，Mn0.4~0.8%，Sb0.1~0.5%,Mo0.3 ~0.5%,Ti0.08 ~0.12%,Cu0.40 ~0.60%,A10.01 ~0.03%,Re0.011 ~0.023%, S ^ 0.01%, P ^ 0.06%，余量為Fe元素，具體熔煉工藝是:
[0005](I)爐料配比:按C、S1、Mn質(zhì)量百分計(jì)算選取50~60% Z14新生鐵，15~25%回爐鐵，20~30% Q235廢鋼，0.8~1.5%的75硅鐵，0.5~1.5%增碳劑；
[0006](3)合金化處理:按合金元素質(zhì)量百分比計(jì)算合金材料添加量:Sb0.1~0.5%，Mo0.3 ~0.5%，Ti0.08 ~0.12%, Cu0.40 ~0.60%, A10.01 ~0.03%，其中元素 Mo 以FeMo60鑰鐵加入，元素Ti以FeTi30鈦鐵加入，其余以純金屬形式加入；
[0007](3)熔煉:采用中頻感應(yīng)電爐熔煉，加料順序?yàn)閆14新生鐵一增碳劑一回爐鐵一廢鋼一75娃鐵一60鑰鐵一鈦鐵一紫銅一鋪一招,需要經(jīng)過熔煉、精煉、扒洛取樣、爐前化學(xué)成分快速檢測(cè)，調(diào)整成分至控制范圍后除渣出爐，鐵水出爐溫度控制在1480~1520°C之間；
[0008](4)孕育 處理:孕育處理采用稀土硅鐵和硅鋇孕育劑，稀土硅鐵加入量為鐵水質(zhì)量的0.1~0.3%之間，硅鋇合金加入量為鐵水質(zhì)量的0.3~0.6%，孕育劑的三分之二采用包底沖入法工藝，另外三分之一的孕育劑在澆注時(shí)以隨流孕育處理工藝加入；
[0009](5)取樣檢驗(yàn):澆注光譜化學(xué)成分分析試樣,化學(xué)成分合格方可進(jìn)行澆注；[0010](6)澆注:澆注溫度1300~1420°C，并隨爐澆注拉伸試棒；
[0011](7)利用本發(fā)明合金鑄鐵材料澆注的拉伸試棒力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度σ b ≥ 400Mpa，延伸率 δ1.5~2%。
[0012]3.本發(fā)明的有益效果是:
[0013]①本發(fā)明通過合金化處理，獲得高碳當(dāng)量高強(qiáng)度灰口鑄鐵材料，而且還有一定的塑性，用來代替QT400-8生產(chǎn)裝載機(jī)、小型挖掘機(jī)用液壓泵體鑄件，不需要熱處理即能完全滿足其強(qiáng)度性能要求，且高碳當(dāng)量灰口鑄鐵鑄件殘余應(yīng)力小，不需要去應(yīng)力退火處理，因而生產(chǎn)成本低。
[0014]②灰口鑄鐵較球墨鑄鐵流動(dòng)性好，不容易產(chǎn)生顯微縮松缺陷，利用本發(fā)明所述鑄態(tài)合金灰口鑄鐵材料生產(chǎn)的中高壓泵體鑄件組織致密度高，因而使用過程中不易出現(xiàn)滲漏。
[0015]③合金灰口鑄鐵中高壓泵體材料的石墨形態(tài)呈片狀的，其導(dǎo)熱性能比球墨鑄鐵要好很多，一方面有利于降低液壓系統(tǒng)的油溫，另一方面不容易產(chǎn)生高的熱應(yīng)力，因而利用本發(fā)明灰口鑄鐵材料生產(chǎn)的油泵體鑄件尺寸穩(wěn)定性好，使用壽命長(zhǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]實(shí)施例一
[0017](1)爐料配比:按C、S1、Mn質(zhì)量百分比中間值計(jì)算選取50~60% Ζ14新生鐵，15~25%回爐鐵，20~30% Q235廢鋼，0.8~1.5%的75硅鐵，0.5~1.5%增碳劑；
[0018](2)合金化處理:按合金元素質(zhì)量百分比計(jì)算合金材料添加量:Sb0.15%,Mo0.40%, Ti0.10%, Cu0.45%, Α10.03%，其中元素 Mo 以 FeMo60 鑰鐵加入，元素 Ti 以FeTi 30鈦鐵加入，
[0019]其余以純金屬加入；
[0020](3)熔煉:采用中頻感應(yīng)電爐熔煉，加料順序?yàn)閆14新生鐵一增碳劑一回爐鐵一廢鋼一75硅鐵一鑰鐵一鈦鐵一紫銅一銻一鋁，需要經(jīng)過熔煉、精煉、扒渣取樣、爐前化學(xué)成分快速檢測(cè)，調(diào)整成分至控制范圍后除渣出爐，鐵水出爐溫度為1490°C ；
[0021](4)孕育處理:孕育處理采用稀土硅鐵和硅鋇孕育劑，稀土硅鐵加入量為鐵水質(zhì)量的0.1 %，硅鋇合金加入量為鐵水質(zhì)量的0.6 %，孕育劑的三分之二采用包底沖入法工藝；另外三分之一的孕育劑在澆注時(shí)以隨流孕育處理工藝加入；
[0022](5)取樣檢驗(yàn):澆注光譜化學(xué)成分分析試樣，化學(xué)成分分析結(jié)果按質(zhì)量百分比計(jì)為 C3.52 %，Si2.38 %，Mn0.45 %，S0.009 %, P0.04%, Sb0.14 %，Mo0.38 %，Ti0.09 %，Cu0.43%, A10.023%, Re0.012%，其余為Fe及不可避免的其他雜質(zhì)；
[0023](6)澆注:澆注溫度為1360°C，并隨爐澆注拉伸試棒；
[0024](7)澆注的拉伸試棒力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度σ b405Mpa，延伸率δ 1.84%。
[0025]實(shí)施例二
[0026](1)爐料配比:按C、S1、Mn質(zhì)量百分比中間值計(jì)算選取50~60% Ζ14新生鐵，15~25%回爐鐵，20~30% Q235廢鋼，0.8~1.5%的75硅鐵，0.5~1.5%增碳劑；
[0027](2)合金化處理:按合金元素質(zhì)量百分比計(jì)算合金材料添加量:Sb0.30%，Mo0.40%, Ti0.10%, Cu0.50%, A10.03%，其中元素 Mo 以 FeMo60 鑰鐵加入，元素 Ti 以FeTi30鈦鐵加入，其余以純金屬加入；
[0028](3)熔煉:采用中頻感應(yīng)電爐熔煉，加料順序?yàn)閆14新生鐵一增碳劑一回爐鐵一廢鋼一75硅鐵一鑰鐵一鈦鐵一紫銅一銻一鋁，需要經(jīng)過熔煉、精煉、扒渣取樣、爐前化學(xué)成分快速檢測(cè)，調(diào)整成分至控制范圍后除渣出爐，鐵水出爐溫度為1500°C ；
[0029](4)孕育處理:孕育處理采用稀土硅鐵和硅鋇孕育劑，稀土硅鐵加入量為鐵水質(zhì)量的0.2 %，硅鋇合金加入量為鐵水質(zhì)量的0.45%，孕育劑的三分之二采用包底沖入法工藝；另外三分之一的孕育劑在澆注時(shí)以隨流孕育處理工藝加入；
[0030](5)取樣檢驗(yàn):澆注光譜化學(xué)成分分析試樣，化學(xué)成分分析結(jié)果按質(zhì)量百分比計(jì)為 C3.61 %，Si2.02 %，Mn0.56 %，S0.008 %, P0.05%, Sb0.28 %，Mo0.38 %，Ti0.10 %，Cu0.49%, A10.023%, Re0.019%，其余為Fe及不可避免的其他雜質(zhì)。
[0031](6)澆注:澆注溫度為1370°C，并隨爐澆注拉伸試棒；
[0032](7)澆注的拉伸試棒力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度σ b428Mpa，延伸率δ 1.68%。
[0033]實(shí)施例三
[0034](1)爐料配比:按C、S1、Mn質(zhì)量百分比中間值計(jì)算選取50~60% Ζ14新生鐵，15~25%回爐鐵，20~30% Q235廢鋼，0.8~1.5%的75硅鐵，0.5~1.5%增碳劑；
[0035](2)合金化處理:按合金元素質(zhì)量百分比計(jì)算合金材料添加量:Sb0.40%，Mo0.40%, Ti0.10%, Cu0.55%, Α10.03%，其中元素 Mo 以 FeMo60 鑰鐵加入，元素 Ti 以FeTi30鈦鐵加入，其余以純金屬加入；
[0036](3)熔煉:采用中頻感應(yīng)電爐熔煉，加料順序?yàn)閆14新生鐵一增碳劑一回爐鐵一廢鋼一75硅鐵一鑰鐵一鈦鐵一紫銅一銻一鋁，需要經(jīng)過熔煉、精煉、扒渣取樣、爐前化學(xué)成分快速檢測(cè)，調(diào)整成分至控制范圍后除渣出爐，鐵水出爐溫度為1500°C ；
[0037](4)孕育處理:孕育處理采用稀土硅鐵和硅鋇孕育劑，稀土硅鐵加入量為鐵水質(zhì)量的0.3%，硅鋇合金加入量為鐵水質(zhì)量的0.3%，孕育劑的三分之二采用包底沖入法工藝；另外三分之一的孕育劑在澆注時(shí)以隨流孕育處理工藝加入；
[0038](5)取樣檢驗(yàn):澆注光譜化學(xué)成分分析試樣，化學(xué)成分分析結(jié)果按質(zhì)量百分比計(jì)為 C3.72%, Sil.67%, Mn0.63%, S0.008%, P0.04%, Sb0.37%, Mo0.39%, Ti0.10%,Cu0.53%, A10.021%, Re0.021%,其余為Fe及不可避免的其他雜質(zhì)。
[0039](6)澆注:澆注溫度為1390°C，并隨爐澆注拉伸試棒；
[0040](7)澆注的拉伸試棒力學(xué)性能為:抗拉強(qiáng)度σ b435Mpa，延伸率δ 1.65%。
【權(quán)利要求】
1.一種合金灰口鑄鐵中高壓泵體材料，含有以下質(zhì)量百分?jǐn)?shù)的元素:C3.3~3.8%，Sil.4 ~2.5 %，Mn0.4 ~0.8 %，其特征在于還含有 Sb0.1 ~0.5 %，Mo0.3 ~0.5 %，Ti0.08 ~0.12%, Cu0.40 ~0.60%, A10.01 ~0.03%, Re0.011 ~0.023%，余量為 Fe 元素和雜質(zhì)元素,其中S≤0.01%，P≤0.06%，采用中頻感應(yīng)電爐熔煉，利用稀土硅鐵和硅鋇孕育劑進(jìn)行孕育處理，稀土硅鐵加入量為鐵水質(zhì)量的0.1~0.3%之間，硅鋇合金加入量為鐵水質(zhì)量的0.3~0.6%，孕育劑的三分之二采用包底沖入法工藝，另外三分之一的孕育劑在澆注時(shí)以隨流孕育處理工藝加入。
【文檔編號(hào)】C22C33/08GK103695760SQ201410004719
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2014年1月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月7日
【發(fā)明者】王桂青, 程貴勤 申請(qǐng)人:山東建筑大學(xué)