高屈強比球墨鑄鐵軸套生產工藝探討

程兆虎，吳來發，汪大新

高屈強比球墨鑄鐵軸套生產工藝探討

程兆虎，吳來發，汪大新

1. 概述

屈強比反映了材料的脆性傾向，屈強比高，材料抗變形能力較強，不易發生塑性變形，同時可實現材料的節約，減輕重量，降低成本。有數據顯示，無論基體或熱處理工藝如何設計，常規牌號球墨鑄鐵的屈強比數據基本在0.65～0.69之間，比有些資料公布的球墨鑄鐵屈強比0.7～0.8低，實際生產也驗證了這一點。

2014年我公司接到一批材質為D550-SPL的高屈強比軸套（見圖1）外銷訂單，其技術要求見表1。

筆者參考了球墨鑄鐵國家標準，發現對應QT550-5到QT700-2球墨鑄鐵屈強比均在0.60～0.65，而此牌號所要求屈強比＞0.7，因此，實際控制時已無法使用國標進行要求。隨后，根據我廠以往生產經驗，經反復試驗，成功實現鑄態生產此牌號高強軸套，并最終實現批量化穩定生產，達到客戶要求。

2. 設備使用

我廠所使用的熔煉設備為應達“一拖二”3t/h中頻感應電爐，KW靜壓濕砂造型線（見圖2），PUMA澆注機自動澆注。

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、無銹且無漆的碳素鋼，如硅鋼片、45鋼、Q235鋼等；回爐料要求為生產該產品專用回爐料，拋丸后單獨存放加料。

（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. 化學成分選擇

在生產中，選擇合適的爐料以控制鑄件化學成分乃至產品質量是至關重要的。生產中，嚴格控制P、S元素，要求原鐵液wP≤0.08%，wS≤0.04%。

碳當量CE的選擇需綜合考慮鑄件縮松、縮孔和石墨漂浮的產生。為使鑄件獲得良好補縮和避免石墨漂浮，應將CE控制在4.4%～4.6%之間，CE的控制主要通過C、Si含量的調整來實現。

Mn、Cu、Cr對提高基體中珠光體含量和鑄件硬度均有促進作用。但Mn、Cr含量過高，會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可有效促進珠光體形成而不在基體中形成碳化物，但單獨加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，我公司采用Cu+X組合方式進行生產。

某高屈強比球墨鑄鐵軸套化學成分控制范圍見表2。

圖1　高屈強比軸套結構

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，于基體中形成異質核心促進生核，細化晶粒，增加石墨球數量。為減小澆注前后鑄件性能的差異，防止澆注后期鑄

件表面白口化影響鑄件毛坯加工，生產中爐前和澆注分別采用75SiFe和硅錳鋯孕育劑分兩次進行孕育。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

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

本體性能最終經第三方檢測，各項指標均達到客戶要求。

7. 去應力退火

由于此鑄件毛坯在加工時，需在軸向開一敞口槽，導致前期加工驗證時，反饋加工變形。為此，后續增加一去應力退火工序：隨爐升溫速率80～100℃/h （裝爐溫度＜250℃，根據裝爐量選擇升溫速率），達520℃后，保溫4～5h出爐空冷至室溫。采用退火工藝后，消除了因變形導致的加工廢品，滿足了客戶要求。

8. 結語

如今我國與國際上發達國家貿易往來越來越頻繁，面對國際上不同國家對鑄件牌號的要求，我們需開闊思維，打破舊有觀念，攻堅克難，努力將產品做好，滿足客戶需要。

表1　高屈強比軸套技術要求

表2　軸套化學成分（質量分數）　（%）

20150128

作者簡介：程兆虎、吳來發、汪大新，安徽合力股份有限公司合肥鑄鍛廠。