合金奥贝球铁蜗轮及其制备工艺

摘要

本发明涉及一种合金奥贝球铁蜗轮及其制备工艺，该蜗轮的组分按重量百分比计，其组份含有C 3.5-3.9％，Si 2.3-2.9％，Mn≤0.4％，P≤0.035％，S≤0.03％，Mo 0.2-0.3％，Cu 0.3-0.6％，Ni 0.2-0.5％，其余为铁，经过熔炼，以稀土镁合金为球化剂，硅铁为孕育剂，处理后浇注毛坯，蜗轮毛坯经过粗加工，加热后等温淬火得到适量残余奥氏体，再进行精加工滚齿，即制成合金奥贝球铁蜗轮。本蜗轮具有抗疲劳强度高、抗点蚀能力强、密度比钢低、变形小等优点。适合于替代铜合金或者锌基合金(ZA27)生产阀门电动执行机构(或阀门电动装置)上的蜗轮，生产成本明显降低。

说明书

技术领域

本发明涉及一种阀门电动执行机构(或阀门电动装置)的蜗轮蜗杆传动副上的奥贝球铁蜗轮及其制备方法。

背景技术

上世纪七十年代末，芬兰、美国和中国几乎同期宣布研究成功奥贝球铁(ADI)。自此，ADI成为球铁家族中的新成员。奥贝球铁(ADI)是一种综合性能优异的新型工程材料，高强度、高耐磨性，同时具有较好的塑性和低温韧性等，在高性能、高精度的重要构件上得到广泛应用。目前国内这种材料在齿轮零件上已逐步成功应用。

目前阀门电动执行机构(或阀门电动装置)上的蜗轮材料基本上采用铜合金或者锌基合金(ZA27)，生产成本高。特别是对于小转距的电动执行机构，铜合金或者锌基合金蜗轮的成本可高达整机成本的四分之一。

发明内容

为了克服以上缺陷，本发明要解决的技术问题是：提出一种新型的奥贝球铁，利用特殊的加热后等温淬火方法，使球铁得到适量的残余奥氏体，降低硬度，适当降低屈服强度和弯曲疲劳强度，改善加工性能，适合于生产阀门电动执行机构(或阀门电动装置)蜗轮蜗杆副上的蜗轮。

本发明所采用的技术方案为：一种合金奥贝球铁蜗轮，按重量百分比计，其组份含有C3.5-3.9％，Si2.3-2.9％，Mn≤0.4％，P≤0.035％，S≤0.03％，Mo0.2-0.3％，Cu0.3-0.6％，Ni0.2-0.5％，其余为铁。

本发明还提供一种制备合金奥贝球铁蜗轮的工艺，以低硫、低磷、低锰球生铁或优质废钢、同牌号回炉铁为原材料，采用中频炉熔炼，利用废旧电极增碳，以稀土镁合金为球化剂，75％硅铁为孕育剂，处理后浇注蜗轮毛坯，保证蜗轮铸态毛坯的球化率≥2级，球径大小为6～7级，蜗轮毛坯粗加工后，经加热后等温淬火使残余奥氏体为30％左右，渗碳体≤1％，再进行精加工滚齿，即制成合金奥贝球铁蜗轮。

其中，上述制备工艺中所述的加热后等温淬火是将蜗轮毛坯粗加工后，加热至910～930℃，保温1.5小时，再淬入盐浴终温为410～425℃的盐槽，盐浴1.2小时。

本发明的有益效果如下：

1、本发明力学性能如下(树脂砂型铸造楔形试棒取样)：

σ_b≥800MPa、δ≥8％、HRC20～25，综合性能达到阀门电动执行机构的工况要求，且力学性能稳定。

2、以低硫、低磷、低锰球生铁或优质废钢、同牌号回炉铁为原材料，成

本明显低于铜合金和锌基合金(ZA27)；蜗轮毛坯采用树脂砂造型，铸造工艺简单，易于实现批量生产。

3、熔炼采用中频炉，化学成分容易控制，成品率高。

4、按DL/T641-2005《电站阀门电动执行机构》行业标准，使用本产品的阀门电动装置进行试验，达到了开关型负载10000次循环操作、调节型负载连续运转200000次的的寿命试验要求均通过，试验后拆卸检验发现，齿面无裂纹、点饰等缺陷，磨损量小。

具体实施方式

本发明通过对炉前原料的化学成分的精确控制，配合适当的热处理工艺，使球铁得到适量的残余奥氏体，利用组织中存在部分共析前铁素体提高塑韧性，降低硬度，适当降低屈服强度和弯曲疲劳强度，达到生产符合性能要求的蜗轮。奥贝球铁蜗轮的应用突破了传统蜗轮采用铜合金和锌基合金(ZA27)铸造的局限性，大大降低阀门电动执行机构的生产成本，对执行机构的整机结构设计、生产制造等诸多方面将产生深远影响。

下面结合具体铸造奥贝球铁蜗轮毛坯的试验，对本发明作进一步实施方式说明，但不限定本发明的内容。

实施例一：

操作工艺：以新生铁、软钢、碳棒为原料，合金成分为C 3.5～3.7％，Si 2.3～2.5％，Mn 0.15～0.20％，P 0.025～0.03％，S 0.022～0.03％，Mo 0.18～0.20％，Cu 0.45～0.55％，Ni 0.4～0.5％，余量为铁。采用中频炉熔炼，利用废旧电极增碳，以稀土镁合金为球化剂，75％硅铁为孕育剂，保证蜗轮铸态毛坯的球化率为2级，球径大小为6～7级。蜗轮毛坯粗加工后加热至910～930℃，保温1.5小时，淬入盐浴终温为410～425℃的盐槽中，盐浴1.2小时，进行精加工滚齿即制成奥贝球铁蜗轮。

技术指标：残余奥氏体25～30％左右，渗碳体≤1％，力学性能为抗拉强度845～855Mpa，硬度HRC24～25，延伸率达到8～9％。

实施例二：

除C 3.8～3.9％，S 0.015～0.02％，Mo 0.15～0.18％，Cu 0.55～0.6％，其余同实例一。

技术指标：残余奥氏体28～32％左右，渗碳体≤1％，力学性能为抗拉强度870～880Mpa，硬度HRC24～25，延伸率达到8.5～9.5％。