[发明专利]一种熔模精密铸造铸态高性能球铁QT600‑10的生产方法

说明书

技术领域

本发明属于高性能金属材料领域，涉及熔模铸造高性能球墨铸铁件的生产，具体是一种熔模精密铸造铸态高性能球铁QT600-10的生产方法。

背景技术

为减少振动，提高乘用车驾乘舒适性，同时降低整车质量，改善汽车铸件零件性能，越来越多乘用车主机厂愿意利用球铁材质，结合熔模精密铸造这种近净成型工艺对一些铸钢件、铸铝件进行结构轻量化再设计。

但普通铸态球墨铸铁如QT400-18、QT450-10、QT500-7、 QT600-3、QT700-2等牌号其抗拉强度、延伸率等综合性能无法与常用的汽车零部件铸钢ZGD310-570相提并论。而QT600-10，则具有较好的抗拉强度和延伸性，利用精密铸造工艺生产QT600-10零件代替原普通铸造ZGD310-570产品，一方面能促进铸件毛坯轻量化再设计，同时降低缩松缩孔出现，提高抗震性，改善产品使用性能；另一方面球铁QT600-10采用铸态工艺生产，相比铸钢ZGD310-570毛坯加正火或退火热处理工艺而言，能降低能耗，缩短生产周期。

熔模精密铸造相比砂型铸造、壳型铸造等普通铸造工艺有较大差别；熔模精密铸造一般为红壳浇注，浇注时模壳温度600℃～900℃，远高于砂型、壳型温度；另外熔模铸造型壳厚度一般为8mm～12mm,又远低于砂型、壳型厚度。

已公开的相关专利“申请号201410230659.6 一种高强韧球墨铸铁的生产方法”、“申请号201110159298.7 QT600-10球铁凸轮轴的生产方法”以及“申请号201310731458.X 一种铸态铁素体基球墨铸铁QT600-10生产方法”等所述方法，在熔模精密铸造中不能稳定实现铸态QT600-10要求性能。

目前还没有熔模精密铸造生产铸态球铁QT600-10的工艺方法。

发明内容

本发明的目的是结合熔模精密铸造工艺特点，生产铸态混合基体球墨铸铁QT600-10，满足抗拉强度Rm≥600MPa,断后伸长率A≥10%，特提出一种熔模精密铸造铸态高性能球铁QT600-10的生产方法。

为此本发明的技术方案为，一种熔模精密铸造铸态球墨铸铁QT600-10的生产方法，其基体为铁素体与珠光体混合物，其中珠光体含量为35%～55%，球化级别1级～2级，石墨大小6级～7级，其特征在于：材料最终化学成分按质量百分比为：C:3.3-3.6,Si:2.8-3.0，Mn：0.2-0.4，P:≤0.035，S：≤0.02，Cu：0.4-0.6，Mg：0.035-0.055，RE：0.02-0.04，余量为Fe；

为得到上述的最终球墨铸铁QT600-10，其生产方法为：

首先，熔模铸造型壳焙烧:型壳焙烧采用贯通式天然气焙烧炉焙烧型壳，型壳间焙烧时的摆放间距＞70mm，焙烧温度控制在900-950℃，焙烧时间控制在2.5-3.5h；

第二步，铁水熔炼：采用中频感应电炉熔炼铁液，炉料选用球生铁Q10、回炉料和废钢，按质量百分比配比为：球生铁Q10 45-60%，回炉料20-30%，废钢10-15%，保证球化处理前铁液成分质量百分比配比为：C:3.6-3.8,Si:1.6-1.8，Mn：0.2-0.4，P:≤0.035，S：≤0.02，Cu：0.4-0.6；

第三步、球化处理：采用堤坝式球化处理包，球化处理方法为冲入法，球化剂选用FeSiMg5RE1，粒度为10-30mm，不合规格的球化剂控制在5%以内，加入量为处理铁水重量的1.2%～1.4%，球化处理温度控制在1490～1530℃，球化反应时间在45～70s；

第四步、孕育处理：采用三次孕育方式。第一次孕育为球化室内孕育，选用粒度为4-8mm的FeSi75孕育剂，加入量为球化包内处理铁水重量的0.4%，随球化剂一起压包在球化室内；第二次孕育为倒包孕育，在浇包底部提前放入粒度为3-8mm的SiBaCa长效孕育剂，加入量为铁水重量的0.4%，铁水转包温度1390～1430℃；为使石墨等级稳定达到1~2级，进一步改善孕育效果，第三次采用型内孕育，选用粒度为0.4-0.8mm的SiBaCa孕育剂，孕育量为模组重量的0.2%，处理温度为浇注温度，即1360～1390℃；

第五步、型壳浇注：在进行球化处理时，型壳从焙烧炉中出炉，保证红壳浇注，型壳温度在600～850℃，浇注温度在1360～1390℃，从球化结束到浇注完毕，时间在6min以内；