[发明专利]一种高强度蠕墨铸铁高压阀体材料

说明书

技术领域

本发明涉及铸造领域，尤其涉及挖掘机用高压阀体铸件。

背景技术

挖掘机作为工程机械的领头羊，是具有类似于人手的挖掘机械装置，自由度大，能完成复杂的工程作业。而这些多自由度的动作，是由挖掘机的核心部件-多路控制阀完成的，因此，挖掘机的性能，很大一部分要依靠多路阀的操纵性能。多路控制阀质量取决于阀体的质量，这是因为大型挖掘机用多路控制阀在使用过程中要承受很高的压力，一般在35Mpa以上，因此要求阀体铸件要有很高的强度，同时要求组织致密，以防在高压下出现渗漏故障。另外，由于挖掘机使用过程中的油温高达90℃以上，在此温度下长期使用，要求阀体材料还要具有良好的高温力学性能、导热散热性能和抗热疲劳性能。目前，大型挖掘机用高压阀体一般使用国标牌号为QT500-7球墨铸铁材料，这种材料虽然具有较高的强度，但其组织致密度低，容易发生渗漏故障，而且其导热散热性能及热疲劳性能欠佳，使用寿命短。蠕墨铸铁铸造性能优于球墨铸铁，力学性能高于灰口铸铁，具有优良的抗热疲劳性和导热性，是阀体铸件的理想材料。传统蠕墨铸铁蠕化处理工艺范围很窄，蠕化率低，不能满足高压阀体的性能要求。

发明内容

1.本发明针对大型挖掘机用高压阀体铸件性能的不足，开发一种铸态高强度合金蠕墨铸铁材料，应用该蠕墨铸铁材料生产的阀体铸件抗拉强度高、致密度好、工艺简单，能很好地满足大型挖掘机用高压阀体的使用要求。

2.本发明所述一种高强度蠕墨铸铁高压阀体材料的技术方案是：高强度蠕墨铸铁的组成为含有以下质量百分数的元素：C3.5～4.0％，Si1.8～2.7％，Mn0.4～0.8％，Mo0.4～0.7％，Cu0.40～0.60％，Ti0.1％～0.2％，V0.08～0.15％，Mg0.013～0.022％，Re0.021～0.045％，其余为铁和杂质元素，杂质元素的质量百分数为：S≤0.02％，P≤0.06％。

具体熔炼工艺是：

(1)配料：按C、Si、Mn质量百分比选取Q10生铁60～70％，回炉料15～20％，Q235废钢15～20％；

(2)合金化处理：按合金元素质量百分比计算合金元素加入量：Mo0.4～0.7％，Cu0.40～0.60％，其中元素Mo以FeMo60钼铁加入，元素Cu以紫铜加入；

(3)熔炼：采用中频感应电炉熔炼，投料顺序为Q10新生铁→回炉料→Q235废钢→60钼铁→紫铜，经过熔炼、精炼、扒渣取样、炉前化学成分快速检测，调整成分至控制范围后除渣出炉，在1520～1560℃温度之间将铁水出炉；

(4)蠕化处理：用占铁液总质量0.8～1.5％的复合蠕化剂进行蠕化处理，采用包底冲入法工艺，复合蠕化剂采用下列原料配制炼成：FeSiMg8Re7稀土镁硅铁8％，FeV60钒铁2％，FeTi70钛铁2％，SiCa31硅钙合金3％，其余为铁；

(5)孕育处理：采用75硅铁孕育剂进行孕育处理，加入量为铁液总质量0.3～0.6％，其中，三分之二的75硅铁孕育剂在蠕化处理的同时进行孕育处理，另外三分之一的75硅铁孕育剂在浇注时进行随流孕育处理；

(6)取样检验：浇注光谱化学成分分析试样，化学成分合格方可进行浇注；

(7)浇注：浇注温度1300～1420℃并随炉浇注单铸拉伸试棒；

(8)本发明蠕墨铸铁材料的铸态组织为：蠕虫状石墨≥90+珠光体基体，基体组织珠光体含量≥95％，单铸拉伸试棒力学性能为：抗拉强度≥600Mpa，延伸率≥3.5％。

3.本发明的有益效果是：

(1)利用本发明蠕墨铸铁材料替代QT500-7球墨铸铁生产高压阀体铸件，不需要热处理即能完全满足其强度性能要求，蠕墨铸铁件残余应力低，也不需要去应力退火处理，因而生产成本低；

(2)蠕墨铸铁铸造性能好，采用本发明高强度蠕墨铸铁生产的高压阀体铸件组织致密，不易出现缩松缩孔等缺陷，解决了球墨铸铁高压阀体常出现的渗漏故障；

(3)本发明所述的蠕墨铸铁材料的石墨形态呈蠕虫状的，导热、散热性能比球墨铸铁要好很多，有利于降低挖掘机液压系统的油温；

(4)蠕墨铸铁的抗热疲劳性能比球墨铸铁好，利用本发明高强度蠕墨铸铁生产的高压阀体铸件长期使用尺寸稳定，使用质量高。

具体实施方式

实施例一

(1)炉料配比：按C、Si、Mn质量百分比中间值计算选取Q10生铁60～70％，回炉料15～20％，Q235废钢15～20％；