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合金及其在重型载货汽车桥壳中的应用及所用原料和加工工艺

阅读:1026发布:2020-05-27

专利汇可以提供合金及其在重型载货汽车桥壳中的应用及所用原料和加工工艺专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种适用于重型载货 汽车 桥壳 的低 合金 铸 钢 ,所述低合金铸钢中各元素的 质量 百分含量分别为,C:0.23-0.33%,Si:0.50-1.00%,Mn:0.90-1.40%,Cr:0.10-0.25%,Mo:0.10-0.25%,V:0.20-0.25%,P≤0.04%,S≤0.04%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。这种低合金铸钢的原料为废钢、生 铁 、锰铁合金、 硅 锰铁合金、铬铁合金、钼铁合金和 钒 铁合金,其加工工艺包括 铸造 和 热处理 过程。本发明低合金铸钢材质机械性能高,低温冲击韧性好、铸造、加工工艺性能好,特别适用于生产载货汽车桥壳。,下面是合金及其在重型载货汽车桥壳中的应用及所用原料和加工工艺专利的具体信息内容。

1.一种低合金,其特征在于:所述低合金铸钢中各元素的质量百分含量分别为,C:0.23-0.33%,Si:0.50-1.00%,Mn:0.90-1.40%,Cr:0.10-0.25%,Mo:0.10-0.25%,V:
0.20-0.25%,P≤0.04%,S≤0.04%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe;其金相组织为素体和珠光体组织,晶粒度为5-8级。
2.如权利要求1所述的低合金铸钢,其特征在于:所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为,C:0.29%,Si:0.61%,Mn:1.01%,Cr:0.21%,Mo:0.22%,V:0.22%,P:
0.028%,S:0.016%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
3.如权利要求1所述的低合金铸钢,其特征在于:所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为,C:0.28%,Si:0.68%,Mn:0.98%,Cr:0.19%,Mo:0.20%,V:0.23%,P:
0.026%,S:0.011%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
4.如权利要求1所述的低合金铸钢,其特征在于:所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为,C:0.29%,Si:0.67%,Mn:0.96%,Cr:0.20%,Mo:0.21%,V:0.21%,P:
0.022%,S:0.013%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
5.如权利要求1所述的低合金铸钢,其特征在于:是由如下重量份数的原料组成:废钢
95-98份,生铁1-2份,锰铁合金0.05-1份,锰铁合金0.05-1份,铬铁合金0.1-0.5份,钼铁合金0.1-0.5份,铁合金0.05-1份,其中,废钢中含铁的质量百分含量不小于98%,生铁为GB718-2005标准中的Z18,锰铁合金中锰的质量百分含量为60-65%,硅锰铁合金中锰的质量百分含量为60-67%,硅锰铁合金中硅的质量百分含量为14-17%,铬铁合金中铬的质量百分含量为62-72%,钼铁合金中钼的质量百分含量为55-60%,钒铁合金中钒的质量百分含量为40-60%。
6.一种权利要求1至5中之一所述的低合金铸钢在重型载货汽车桥壳中的应用。
7.一种如权利要求1所述低合金铸钢的加工工艺,其特征在于:所述加工工艺包括铸造热处理过程,所述铸造过程包括以下步骤:
⑴将95-98重量份废钢加入性中频感应电炉中,当80-90%的炉料熔化之后,扒除炉渣,待炉料溶清后,加入生铁1-2重量份,然后加入锰铁合金0.05-1重量份和硅锰铁合金0.05-1重量份进行沉淀脱,然后将温度升到1550-1590℃后加入经烘烤过的铬铁合金
0.1-0.5重量份、钼铁合金0.1-0.5重量份和钒铁合金0.05-1重量份;
⑵将温度升到1630-1660℃后出钢,加入条进行最终脱氧,加入集渣剂并进行除渣,在温度达到1550-1600℃后将合金溶液浇入预先做好的砂型中;
⑶在2小时后将步骤⑵中的铸件从砂型中取出,并进行抛丸处理,去除表面的砂子;
所述热处理过程为:将步骤⑶中的铸件放入热处理炉中进行正火处理,温度为
890-910℃,保温3.5-4.5小时,然后停止加热,在炉内冷却至800-830℃后,出炉冷却至常温。
8.如权利要求7所述低合金铸钢的加工工艺,其特征在于:所述铝条的重量为溶液总量的0.08-0.18%,所述集渣剂的重量为溶液总量的0.02-0.04%。
9.如权利要求7所述低合金铸钢的加工工艺,其特征在于:所述热处理炉为具有自动调温功能的天然气热处理炉,所述正火升温速度为230-260℃/h。
10.如权利要求7所述低合金铸钢的加工工艺,其特征在于:所述材质经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织,晶粒度为5-8级。

说明书全文

合金及其在重型载货汽车桥壳中的应用及所用原料

和加工工艺

技术领域

[0001] 本发明涉及低合金铸钢材料,具体是一种能够适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢及其所用原料和加工工艺。

背景技术

[0002] 桥壳是重型载货汽车上的重要功能件,其质量性能直接影响到汽车的承载能和使用寿命。目前国内外载货汽车桥壳常用的材质有球墨QT500-7、铸钢ZG270-500和日本JIS G5102(1991)标准中的SCW550。球墨铸铁桥壳成品率低,表面粗糙,使用寿命短;而ZG270-500力学性能较低;随着汽车载重量的日益加大,QT500-7、ZG270-500已经不适应大吨位的汽车,特别是使用条件恶劣、超载较严重的重型汽车,容易发生断裂。 [0003] SCW550材质具有如下成分:C≤0.22%,Si≤0.80%,Mn≤1.50%,P≤0.040%,S≤0.040%,Cr≤0.50%,Ni≤2.50%,Mo≤0.30%和V≤0.20%,其力学性能为抗拉强度σb≥550MPa,屈服强度σs≥355MPa,延伸率δ≥18%。但是由于SCW550材质中合金元素添加多,添加了较高含量的Cr(铬)、Ni(镍)、Mo(钼)、V()等贵重元素,原材料成本高。
[0004] 且SCW550的热处理工艺为调质处理,工序复杂,工艺要求高, 生产成本高。这种材质易出现裂纹等缺陷,成品率不高,铸造工艺性能不理想。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种低合金铸钢,这种低合金铸钢机械性能高,低温冲击韧性好、铸造、加工工艺性能好,生产成本低,特别适用于生产重型载货汽车桥壳。 [0006] 本发明采取以下技术方案实现:
[0007] 一种低合金铸钢,所述低合金铸钢中各元素的质量百分含量分别为,C:0.23-0.33%,Si:0.50-1.00%,Mn:0.90-1.40%,Cr:0.10-0.25%,Mo:0.10-0.25%,V:
0.20-0.25%,P≤0.040%,S≤0.040%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。 [0008] 所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量可以为,C:0.29%,Si:0.61%,Mn:1.01%,Cr:0.21%,Mo:0.22%,V:0.22%,P:0.028%,S:0.016%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
[0009] 所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量可以为,C:0.28%,Si:0.68%,Mn:0.98%,Cr:0.19%,Mo:0.20%,V:0.23%,P:0.026%,S:0.011%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
[0010] 所述低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量可以为,C:0.29%,Si:0.67%,Mn:0.96%,Cr:0.20%, Mo:0.21%,V:0.21%,P:0.022%,S:0.013%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
[0011] 其残留元素主要来源于熔炼原材料、耐火材料,以及废钢和合金 添加剂可能无意带进、铅、、铋等元素。
[0012] 上述低合金铸钢在重型载货汽车桥壳中的应用。
[0013] 一种上述低合金铸钢所用原料,是由如下重量份数的原料组成:废钢95-98份,生铁1-2份,锰铁合金0.05-1份,锰铁合金0.05-1份,铬铁合金0.1-0.5份,钼铁合金0.1-0.5份,钒铁合金0.05-1份,其中,废钢中含铁的质量百分含量不小于98%,生铁为GB718-2005标准中的Z18,锰铁合金中锰的质量百分含量为60-65%,硅锰铁合金中锰的质量百分含量为60-67%,硅锰铁合金中硅的质量百分含量为14-17%,铬铁合金中铬的质量百分含量为62-72%,钼铁合金中钼的质量百分含量为55-60%,钒铁合金中钒的质量百分含量为40-60%。
[0014] 一种适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢的加工工艺,所述加工工艺包括铸造和热处理过程,所述铸造过程包括以下步骤:
[0015] (1)将95-98重量份废钢加入性中频感应电炉中,当80-90%的炉料熔化之后,扒除炉渣,待炉料溶清后,加入生铁1-2重量份,然后加入锰铁合金0.05-1重量份和硅锰铁合金0.05-1重量份进行沉淀脱,然后将温度升到1550-1590℃后加入经烘烤过的铬铁合金0.1-0.5重量份、钼铁合金0.1-0.5重量份和钒铁合金0.05-1重量份;
[0016] (2)将温度升到1630-1660℃后出钢,加入条进行最终脱氧,加入集渣剂并进行除渣,在温度达到1550-1600℃后将合金溶液浇入预先做好的砂型中;
[0017] (3)在2小时后将步骤(2)中的铸件从砂型中取出,并进行抛丸处理,去除表面的砂子;
[0018] 所述热处理过程为:将步骤(3)中的铸件放入热处理炉中进行正火处理,温度为890-910℃,保温3.5-4.5小时,然后停止加热,在炉内冷却至800-830℃后,出炉冷却至常温。
[0019] 所述加入铝条的重量为溶液总量的0.08-0.18%,所述集渣剂的主要成分为硅酸盐,其加入重量为溶液总量的0.02-0.04%。
[0020] 所述热处理炉为天然气热处理炉,其具有自动调温功能,所述正火升温速度为230-260℃/h。
[0021] 所述低合金铸钢经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织,晶粒度为5-8级。
[0022] 铸钢桥壳材质力学性能要求如下:抗拉强度σb≥550MPa,屈服强度σs≥355MPa,延伸率δ≥18%。
[0023] 本发明的有益效果是:
[0024] 本发明一种能够适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢,其原料为废钢、生铁、锰铁合金、硅锰铁合金、铬铁合金和钼铁合金,这种材质的加工工艺包括铸造和热处理过程。本发明低合金铸钢材质具有以下优点:(1)成分容易控制,合金元素添加较少,元素烧损少,原材料成本低;(2)冶炼工艺简单,可焊性好,铸造工艺性能优良,产品不易出现气孔、裂纹等铸造缺陷,生产成本低,从而更有利于工业化应用;(3)材质热处理后的硬度为HB170-210,易于加工,加工效率高,刀具磨损小;(4)采用该材质生产的桥壳,力学性能优越,使用寿命高。采用本材质生产的桥壳经国家汽车质量监督检验中心(襄樊)按QC/T533-1999《汽车驱动台架试验方法》试验测试,其垂直弯曲疲劳 寿命、垂直弯曲刚度、垂直弯曲静强度各项性能指标均高于行业标准QC/T534-1999《汽车驱动桥台架试验评价指标》的要求,其疲劳寿命达到101.8万次后仍无异常,超过了80万次的行业标准。(5)桥壳可以在低温下使用,避免了使用球墨铸铁桥壳低温脆性断裂的问题。
[0026] 图1为本发明实施例1正火处理前金相组织放大100倍的照片;
[0027] 图2为本发明实施例2正火处理前金相组织放大100倍的照片;
[0028] 图3为本发明实施例3正火处理前金相组织放大100倍的照片;
[0029] 图4为本发明实施例1经正火处理后金相组织放大100倍的照片;
[0030] 图5为本发明实施例2经正火处理后金相组织放大100倍的照片;
[0031] 图6为本发明实施例3经正火处理后金相组织放大100倍的照片;
[0032] 图7为本发明低合金铸钢的热处理工艺曲线。

具体实施方式

[0033] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详细描述。
[0034] 实施例1
[0035] 一种适用于重型载货汽车桥壳的低合金铸钢加工工艺,包括铸造和热处理过程,其铸造过程包括以下步骤:
[0036] (1)将95-98重量份废钢加入碱性中频感应电炉中,当80-90%的炉料熔化之后,扒除炉渣,待炉料溶清后,加入生铁1-2重量份,然 后加入脱氧剂锰铁合金0.05-1重量份和硅锰铁合金0.05-1重量份进行沉淀脱氧,将温度升到1550-1590℃后加入经烘烤过的铬铁合金0.1-0.5重量份、钼铁合金0.1-0.5重量份和钒铁合金0.05-1重量份; [0037] (2)将温度升到1630-1660℃后出钢,加入铝条进行脱氧,铝条的重量为溶液总量的0.15-0.18%,加入集渣剂并进行除渣,集渣剂的重量为溶液总量的0.02-0.04%,在温度达到1550-1600℃后将合金溶液浇入预先做好的砂型中;
[0038] (3)在2小时后将步骤(2)中的铸件从砂型中取出,并进行抛丸处理,去除表面的砂子;
[0039] 热处理过程为:将步骤(3)中的铸件放入具有自动调温功能的天然气热处理炉中进行正火处理,升温温度为230-260℃/h,温度达到890-910℃之后保温3.5-4.5小时,然后停止加热,在炉内冷却至800-830℃后,出炉冷却至常温。本发明低合金铸钢的热处理工艺曲线见图7。
[0040] 其中,所用原料按重量份计,为:废钢95-98份,生铁1-2份,锰铁合金0.05-1份,硅锰铁合金0.05-1份,铬铁合金0.1-0.5份,钼铁合金0.1-0.5份,钒铁合金0.05-1份,其中,废钢中含铁按质量百分含量不小于98%,生铁为GB718-2005标准中的Z18牌号,锰铁合金中锰质量百分含量为60-65%,硅锰铁合金中锰质量百分含量为60-67%,硅锰铁合金中硅质量百分含量为14-17%,铬铁合金中铬质量百分含量为62-72%,钼铁合金中钼质量百分含量为55-60%,钒铁合金中钒的质量百分含量为40-60%。
[0041] 所得低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为,C:0.29%,Si:0.61%,Mn:1.01%,P:0.028%,S:0.016%,Cr:0.21%,V和Mo:0.22%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
[0042] 经检测,其力学性能抗拉强度σb为640MPa,屈服强度σs为368MPa,延伸率δ为23%,V型缺口冲击试验(-20℃)冲击吸收功Akv为22.86J。而铸钢桥壳材质力学性能要求如下:抗拉强度σb≥550MPa,屈服强度σs≥355MPa,延伸率δ≥18%。由此可见本实施例的材料机械性能远远超过了铸钢桥壳要求。
[0043] 这种低合金铸钢经正火处理前金相组织放大100倍的照片见说明书附图图1,经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织,见说明书附图图4,其中黑色为珠光体,白色为铁素体(下同),由此可见,热处理前组织成状,经过热处理后,金相组织变细、均匀,晶粒度8级。
[0044] 实施例2
[0045] 利用实施例1中的工艺所得低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为,C:0.28%,Si:0.68%,Mn:0.98%,Cr:0.19%,V:0.23%,Mo:0.20%,P:0.026%,S:0.011%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。经检测,其力学性能抗拉强度σb为650MPa,屈服强度σs为390MPa,延伸率δ为19.2%,V型缺口冲击试验(-20℃)冲击吸收功Akv为29.37J。由此可见本实施例的材料机械性能远远超过了铸钢桥壳要求。
[0046] 这种低合金铸钢经正火处理前金相组织放大100倍的照片见说 明书附图图2,经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织,见说明书附图图5,其中黑色为珠光体,白色为铁素体(下同),由此可见经过热处理后,金相组织变细、均匀。
[0047] 其余同实施例1。
[0048] 实施例3
[0049] 利用实施例1中的工艺所得低合金铸钢中以下各元素的质量百分含量分别为,C:0.29%,Si:0.67%,Mn:0.96%,Cr:0.20%,V:0.21%,Mo:0.21%,P:0.022%,S:0.013%,残余元素含量≤0.20%,其余为Fe。
[0050] 其力学性能抗拉强度σb为660MPa,屈服强度σs为400MPa,延伸率δ为18.5%,V型缺口冲击试验(-20℃)冲击吸收功Akv为25.18J,由此可见本实施例的材料机械性能远远超过了铸钢桥壳要求。
[0051] 这种低合金铸钢经正火处理前金相组织放大100倍的照片见说明书附图图3,经正火处理后金相组织为铁素体和珠光体组织,见说明书附图图6,其中黑色为珠光体,白色为铁素体(下同),由此可见经过热处理后,金相组织变细、均匀。
[0052] 其余同实施例1。
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