高屈强比球墨铸铁轴套生产工艺探讨

程兆虎，吴来发，汪大新

高屈强比球墨铸铁轴套生产工艺探讨

程兆虎，吴来发，汪大新

1. 概述

屈强比反映了材料的脆性倾向，屈强比高，材料抗变形能力较强，不易发生塑性变形，同时可实现材料的节约，减轻重量，降低成本。有数据显示，无论基体或热处理工艺如何设计，常规牌号球墨铸铁的屈强比数据基本在0.65～0.69之间，比有些资料公布的球墨铸铁屈强比0.7～0.8低，实际生产也验证了这一点。

2014年我公司接到一批材质为D550-SPL的高屈强比轴套（见图1）外销订单，其技术要求见表1。

笔者参考了球墨铸铁国家标准，发现对应QT550-5到QT700-2球墨铸铁屈强比均在0.60～0.65，而此牌号所要求屈强比＞0.7，因此，实际控制时已无法使用国标进行要求。随后，根据我厂以往生产经验，经反复试验，成功实现铸态生产此牌号高强轴套，并最终实现批量化稳定生产，达到客户要求。

2. 设备使用

我厂所使用的熔炼设备为应达“一拖二”3t/h中频感应电炉，KW静压湿砂造型线（见图2），PUMA浇注机自动浇注。

3. 原辅材料选用

（1）炉料配比 废钢Ⅰ40%+废钢Ⅱ30%+回炉料30%。废钢要求使用低锰、低铬、洁净、无锈且无漆的碳素钢，如硅钢片、45钢、Q235钢等；回炉料要求为生产该产品专用回炉料，抛丸后单独存放加料。

（2）孕育剂和球化剂选用 一次孕育选用粒度为35mm左右的75SiFe、二次孕育选用粒度为0.2～0.7mm的硅锰锆孕育剂。球化剂选用3-8稀土硅镁合金。

4. 化学成分选择

在生产中，选择合适的炉料以控制铸件化学成分乃至产品质量是至关重要的。生产中，严格控制P、S元素，要求原铁液wP≤0.08%，wS≤0.04%。

碳当量CE的选择需综合考虑铸件缩松、缩孔和石墨漂浮的产生。为使铸件获得良好补缩和避免石墨漂浮，应将CE控制在4.4%～4.6%之间，CE的控制主要通过C、Si含量的调整来实现。

Mn、Cu、Cr对提高基体中珠光体含量和铸件硬度均有促进作用。但Mn、Cr含量过高，会在基体中形成碳化物，造成组织偏析，为此，要求wMn＝0.2%～0.6%，wCr≤0.1%。Cu可有效促进珠光体形成而不在基体中形成碳化物，但单独加Cu易使铸件硬度不均，故需配合其他合金使用。因此，在试制轴套时，我公司采用Cu+X组合方式进行生产。

某高屈强比球墨铸铁轴套化学成分控制范围见表2。

图1　高屈强比轴套结构

图2　KW静压造型线

5. 孕育及球化处理

（1）孕育的作用在于脱氧、脱硫，于基体中形成异质核心促进生核，细化晶粒，增加石墨球数量。为减小浇注前后铸件性能的差异，防止浇注后期铸

件表面白口化影响铸件毛坯加工，生产中炉前和浇注分别采用75SiFe和硅锰锆孕育剂分两次进行孕育。一次孕育所用75SiFe用量在0.4%～0.8%，二次孕育所用硅锰锆用量在0.05%～0.10%。

（2）球化处理温度控制在1480～1520℃，球化剂使用3-8稀土硅镁合金，处理方式为盖包球化，加入量在1%左右。

6. 熔炼及浇注要求

熔炼结束撇尽表面炉渣，待炉温升至1500～1550℃，关闭电源，于表面覆上除渣剂，静置10～20min。采取低温快浇，于1360～1380℃进行浇注。

本体性能最终经第三方检测，各项指标均达到客户要求。

7. 去应力退火

由于此铸件毛坯在加工时，需在轴向开一敞口槽，导致前期加工验证时，反馈加工变形。为此，后续增加一去应力退火工序：随炉升温速率80～100℃/h （装炉温度＜250℃，根据装炉量选择升温速率），达520℃后，保温4～5h出炉空冷至室温。采用退火工艺后，消除了因变形导致的加工废品，满足了客户要求。

8. 结语

如今我国与国际上发达国家贸易往来越来越频繁，面对国际上不同国家对铸件牌号的要求，我们需开阔思维，打破旧有观念，攻坚克难，努力将产品做好，满足客户需要。

表1　高屈强比轴套技术要求

表2　轴套化学成分（质量分数）　（%）

20150128

作者简介：程兆虎、吴来发、汪大新，安徽合力股份有限公司合肥铸锻厂。