一种提高汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁机械性能的球化退火工艺方法与流程

本发明属于汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁制备技术领域，特指一种提高汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁机械性能的球化退火工艺方法。

背景技术：

涡轮增压器是利用发动机排出的废气做功的特殊部件。涡轮增压器技术不仅节能减排，而且能够有效地提高发动机功率，已成为汽车制造业竞相发展的高新技术之一。随着该技术的开发及应用，汽油发动机的废气温度已由原来的数百度提升至1050℃以上。这样，涡轮增压器壳体(简称涡壳)必须具备高的高温强度、抗蠕变性、抗氧化性、抗腐蚀性和尺寸稳定性等。

高硅钼铬球铁具有很高的高温强度、热疲劳性、优异的耐氧化、抗生长性和良好的高温抗蠕变性能等，逐渐被各大汽车厂商所认识，在汽车涡轮增压器等耐高温部件上的应用将越来越广泛，但由于高硅钼铬球铁质中si、mo、cr等含量高，易形成晶间合金碳化物，片状珠光体含量较高，且碳化物呈片状，金相组织难以达到要求，导致机械性能较差，主要表现为表面硬度高、延伸率低，给后续机加工及使用带来很大影响。关于汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁球化退火工艺方面的研究还处于初级阶段，要想进一步扩大高硅钼铬球铁在汽车行业的应用范围，对高硅钼铬球铁的机械性能方面提出了更高的要求。基于此，本发明开发出一种提高汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁机械性能的球化退火工艺方法。

技术实现要素：

本发明的主要目的在于克服现有技术存在的上述缺点，而开发出一种提高汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁机械性能的球化退火工艺方法，技术方案是940±5℃保温后，通过增加两次从800℃到840℃的加热及炉冷过程。具体实施步骤如下：

(1)材料为高硅钼铬球铁，置于热处理加热炉中，起始温度为室温，目标温度为940±5℃，加热时间为2h；

(2)在940±5℃保温6h，然后随炉冷却至800℃；

(3)再加热至840℃，加热时间为10min，然后随炉冷却至800℃；

(4)第二次加热至840℃，加热时间为10min，然后随炉冷却至750℃；

(5)取出高硅钼铬球铁材料，再空冷至室温即为成品。

其中步骤(1)中所述的高硅钼铬球合金具体化学成分(质量百分比)为：碳(c)为2.90至3.10％，硅(si)为4.40至4.80％，锰(mn)为小于0.30％，磷(p)为小于0.05％，硫(s)为小于0.02％，镁(mg)为0.03至0.05％，镍(ni)为小于0.50％，铬(cr)为0.65至0.80％，钼(mo)为0.50至0.65％，铝(al)为小于0.05％，铜(cu)为小于0.10％，钛(ti)为小于0.035％，余量为铁(fe)。

附图说明

图1汽车涡轮壳体用高硅钼铬合金球铁未退火前的显微组织。

图2汽车涡轮壳体用高硅钼铬合金球铁常规退火后的显微组织

图3汽车涡轮壳体用高硅钼铬合金球铁本发明球化退火后的显微组织

图4为本发明球化退火工艺曲线

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步的说明：

实施例1

材料为汽车涡轮壳体用未退火高硅钼铬球铁铸件，具体化学成分(质量百分比)为：碳(c)为2.980％，硅(si)为4.560％，锰(mn)为0.210％，磷(p)为0.030％，硫(s)为0.015％，镁(mg)为0.045％，镍(ni)为0.280％，铬(cr)为0.750％，钼(mo)为0.580％，铝(al)为0.025％，铜(cu)为0.040％，钛(ti)为0.028％，余量为铁(fe)。

本发明球化退火工艺为：将高硅钼铬球铁材料置于热处理加热炉中，起始温度为室温，目标温度为941℃，加热时间为2h；在941℃保温6h，然后随炉冷却至800℃；再加热至840℃，加热时间为10min，然后随炉冷却至800℃；第二次加热至840℃，加热时间为10min，然后随炉冷却至750℃；取出高硅钼铬球铁材料，再空冷至室温，得到成品。

采用本实例生产的汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁材质的机械性能参数如表1所示：

表1：

实施例2

材料为汽车涡轮壳体用未退火高硅钼铬球铁铸件，具体化学成分(质量百分比)为：碳(c)为2.970％，硅(si)为4.650％，锰(mn)为0.208％，磷(p)为0.029％，硫(s)为0.016％，镁(mg)为0.047％，镍(ni)为0.279％，铬(cr)为0.751％，钼(mo)为0.582％，铝(al)为0.023％，铜(cu)为0.041％，钛(ti)为0.027％，余量为铁(fe)。

本发明球化退火工艺为：将高硅钼铬球铁材料置于热处理加热炉中，起始温度为室温，至840℃，加热时间为10min，然后随炉冷却至800℃；第二次加热至840℃，加热时间为10min，然后随炉冷却至750℃；取出高硅钼铬球铁材料，再空冷至室温，得到成品。

采用本实例生产的汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁材质的机械性能参数如表2所示：

表2：

对比例

材料为汽车涡轮壳体用未退火高硅钼铬球铁铸件，具体化学成分(质量百分比)为：碳(c)为2.989％，硅(si)为4.460％，锰(mn)为0.213％，磷(p)为0.032％，硫(s)为0.016％，镁(mg)为0.043％，镍(ni)为0.282％，铬(cr)为0.760％，钼(mo)为0.570％，铝(al)为0.028％，铜(cu)为0.040％，钛(ti)为0.028％，余量为铁(fe)。

常规球化退火工艺为：将高硅钼铬球铁材料置于热处理加热炉中，起始温度为室温，目标温度为940℃，加热时间为2h；在940℃保温6h，然后随炉冷却至750℃，取出高硅钼铬球铁材料，再空冷至室温，得到成品。

采用本对比例生产的汽车涡轮壳体用高硅钼铬球铁材质的机械性能参数如表3所示：

表3：

本发明汽车涡轮壳体用高硅钼铬合金球铁未退火前的显微组织如图1所示，主要由片状珠光体和晶间析出碳化物组成；常规工艺退火后的显微组织如图2所示，珠光体和碳化物的总含量虽有降低，但珠光体仍表现为片层结构，珠光体与基体界面较为明显，晶间合金碳化物仍被珠光体色裹，边界尖角未发生钝化，因此，受力易产生应力集中，产生微裂纹，表现为脆性断裂，导致延伸率较低，表面硬度高，给后续机械加工带来很大影响；本发明球化退火后的显微组织如图3所示，珠光体与基体界面不明显，铁素体连成一片，共析碳化物完全转变成点粒状珠光体，晶间碳化物表面尖角曲率半径变大，发生钝化，所以不易造成应力集中，能够显著提高材料的韧性，降低表面硬度，改善加工性能，采用这种球化退火工艺制造的汽车涡轮壳体具有良好的常温和高温机械性能，可以满足苛刻的机加工及高温环境需求。本发明汽车涡轮壳体用高硅钼铬合金球铁的球化退火工艺条件设计合理，容易控制，有益于铸件生产。

本发明实施例中未进行说明的内容为现有技术，故，不再进行赘述。