本发明属于发动机曲轴制造领域，具体涉及一种高性能球墨铸铁曲轴及其制造方法。
背景技术：
随着国家对道路交通机械排放标准的不断提高，柴油发动机采用涡轮增压技术后，其曲轴所承受的载荷提高了45％-67％，对曲轴强度和延伸率的要求相应提高，普通球铁的性能已不能满足其服役要求，只能采用锻造合金钢曲轴，而锻造合金钢曲轴不具有球墨铸铁曲轴重量轻、良好的疲劳性能和耐磨抗震优势。基于此，为替代锻钢曲轴，我们开展了提高球墨铸铁曲轴强度和延伸率的研究工作，并取得了一定成果。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题克服现有技术的不足，提供一种高性能球墨铸铁曲轴及其制造方法，该球墨铸铁曲轴通过合理的原料配比，大大提高了抗拉强度和延伸率，且制备工艺简单，节约了能源，降低了企业的生产成本。
本发明采用的技术方案：一种高性能球墨铸铁曲轴，其组分原料包括c、si、mn、p、s、mg、re、cu、ni和fe，各组分的重量百分比为：c：3.6～3.8％，si：2.1～2.3％，mn：0.25～0.35％，p：0.033～0.038％，s：0.01～0.015％，mg：0.034～0.039％，re：0.027～0.029％，cu：0.5～0.7％，余量为fe。
各组分的优选重量百分比为：c：3.7％，si：2.15％，mn：0.3％，p：0.035％，s：0.013％，mg：0.038％，re：0.029％，cu：0.6％，余量为fe。
本发明还提供了一种高性能球墨铸铁曲轴的制造方法，包括以下步骤：
a、将球墨铸铁用生铁、普通废钢、电解铜、球墨铸铁回炉料、球化剂、孕育剂备好，待用；
b、通过计算将备好的球墨铸铁用优质生铁、普通废钢和球墨铸铁回炉料按比例加入中频电炉内，进行溶化，铁水中c含量控制在3.67～3.73％，再将铁水升温至1550℃，出炉前5分钟将备好的电解铜板加入炉内；
c、将铁水总重量0.75～0.95％的球化剂倒入球化铁水包的后坑内，用铁水总重量1％的碎钢片与球化剂搅拌捣实、扒平，在扒平的钢片上放置孕育剂，其量依配料计算而得；
d、通过造型机在铁型型腔内均匀覆上一层树脂砂，待树脂砂固化后，放置好过滤装置将上铁型及下铁型合箱待用；
e、将压好球化剂的铁水包吊运至中频电炉铁水溶液出口处，用盖包球化法将步骤b备好的铁水倒入铁水包的前坑内，进行球化、孕育处理；
f、将球化、孕育好的铁水转运至扒渣处进行扒渣，然后浇注到步骤d已合箱的铁型中，浇注过程中在包嘴上用漏斗随流加入铁水总重量0.1-0.2％的孕育剂，将铸件型腔内的铁水自然冷却到小于700℃后，即可开箱出铸件；
g、将冷却后的铸件通过正火处理，保温温度880℃±10℃，保温90-100分钟，随炉冷却到820℃±10，保温30-40分钟，出炉雾冷10-15分钟，并翻动曲轴，冷却后即可得到高性能球墨铸铁曲轴。
进一步地，步骤d中所述采用的是铁型覆砂铸造工艺，树脂砂的抗弯强度为4-6mpa，发气量≤15ml/g。
进一步地，步骤f中所述孕育剂是粒度为0.2～0.85mm、含硅量为75％的硅铁孕育剂。
进一步地，步骤c中所述孕育剂是占孕育剂总重量50％的粒度为5～10mm、含硅量为75％的硅铁孕育剂和占孕育剂总重量50％的bs-1a孕育剂。
进一步地，本发明中制得的球墨铸铁曲轴人抗拉强度为900～1000mpa，延伸率为6～8％，金相组织中珠光体占≥90％，球化级别为1～2级，石墨级别为6～8级。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：该球墨铸铁曲轴力学性能较高，抗拉强度为900～1000mpa，延伸率为6～8％，金相组织中珠光体占≥90％，球化级别为1～2级，石墨级别为6～8级，达到了qt900-6的质量指标；本发明的制备工艺简单，与锻钢曲轴相比，不仅节约能源，降低了生产成本降低了70％左右，对企业、社会产生了巨大的经济效益，对球墨铸铁曲轴制造工艺的发展具有积极的带动作用。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种高性能球墨铸铁曲轴，它的组分及其重量百分比为：c：3.6％，si：2.1％，mn：0.25％，p：0.033％，s：0.01％，mg：0.034％，re：0.027％，cu：0.5％，余量为fe。
制造高性能球墨铸铁曲轴的方法，包括以下几个步骤：
a、将球墨铸铁用优质生铁、普通废钢、电解铜、球墨铸铁同类型回炉料、球化剂、孕育剂备好，待用；
b、通过计算将备好的球墨铸铁用生铁565kg、普通废钢85kg和球墨铸铁回炉料170kg加入中频电炉内进行溶化后，铁水中c含量控制在3.67％，再将铁水升温至1550℃，出炉前5分钟将备好的电解铜加入炉内；
c、用磅秤称量球化剂6.15kg，倒入铁水包后坑内与8.2kg碎钢片搅拌后捣实，再在其上覆盖粒度为5mm、含硅量为75％的硅铁孕育剂(1/2)和bs-1a孕育剂(1/2)各5kg；
d、通过造型机在铁型型腔内均匀覆上一层抗弯强度为4mpa，发气量≤15ml/g的树脂砂，待树脂砂固化后，将上铁型及下铁型合箱待用；
e、将压好球化剂的铁水包吊运至中频电炉铁水溶液出口处，用盖包球化法将步骤b备好的铁水倒入铁水包的前坑内，进行球化、孕育处理；
f、将球化、孕育好的铁水转运至扒渣处进行扒渣，然后进行浇注，浇注过程中在包嘴上用漏斗随流加入1.6kg的孕育剂，所述孕育剂的粒度为0.2mm，是含硅量为75％的硅铁孕育剂，将铸件型腔内的铁水自然冷却到小于700℃后，即可开箱出铸件；
g、将冷却后的铸件通过正火处理，保温温度870℃，保温90分钟，随炉冷却到810℃，保温30分钟，出炉雾冷10分钟，并翻动，冷却后即可得到一种高强度、高延伸率的球墨铸铁曲轴。
所得到的高性能球墨铸铁曲轴经检测，金相组织为：球化2级，石墨6级，珠光体95％。机械性能为：抗拉强度973mpa，延伸率6.5％。
实施例2
一种高性能球墨铸铁曲轴，它的组分及其重量百分比为：c：3.7％，si：2.15％，mn：0.3％，p：0.035％，s：0.013％，mg：0.038％，re：0.028％，cu：0.6％，余量为fe。
制造高性能球墨铸铁曲轴的方法，包括以下几个步骤：
a、将球墨铸铁用优质生铁、普通废钢、电解铜、球墨铸铁回炉料、球化剂、孕育剂备好，待用；
b、通过计算将备好的球墨铸铁用生铁575kg、普通废钢95kg和球墨铸铁回炉料150kg加入中频电炉内进行溶化后，铁水中c含量控制在3.70％，再将铁水升温至1550℃，出炉前5分钟将备好的电解铜加入炉内；
c、用磅秤称量球化剂7.5kg，倒入铁水包后坑内与8.2kg碎钢片搅拌后捣实，再在其上覆盖粒度为8mm、含硅量为75％的硅铁孕育剂(1/2)和bs-1a孕育剂(1/2)各5kg；
d、通过造型机在铁型型腔内均匀覆上一层抗弯强度为5mpa，发气量≤15ml/g树脂砂，待树脂砂固化后，将上铁型及下铁型合箱待用；
e、将压好球化剂的铁水包吊运至中频电炉铁水溶液出口处，用盖包球化法将步骤b备好的铁水倒入铁水包的前坑内，进行球化、孕育处理；
f、将球化、孕育好的铁水转运至扒渣处进行扒渣，然后进行浇注，浇注过程中在包嘴上用漏斗随流加入1.4kg的孕育剂，所述孕育剂的粒度为0.6mm，是含硅量为75％的硅铁孕育剂，将铸件型腔内的铁水自然冷却到小于700℃后，即可开箱出铸件；
g、将冷却后的铸件通过正火处理，保温温度880℃，保温95分钟，随炉冷却到820℃，保温35分钟，出炉雾冷13分钟，并翻动，冷却后即可得到一种高强度、高延伸率的球墨铸铁曲轴。
所得到的高性能球墨铸铁曲轴经检测，金相组织为：球化2级，石墨6级，珠光体90％。机械性能为：抗拉强度955mpa，延伸率8.4％。
实施例3
一种高性能球墨铸铁曲轴，它的组分及其重量百分比为：c：3.8％，si：2.3％，mn：0.35％，p：0.038％，s：0.015％，mg：0.039％，re：0.029％，cu：0.7％，余量为fe。
制造高性能球墨铸铁曲轴的方法，包括以下几个步骤：
a、将球墨铸铁用优质生铁、普通废钢、电解铜、球墨铸铁回炉料、球化剂、孕育剂备好，待用；
b、通过计算将备好的球墨铸铁用生铁590kg、普通废钢70kg和球墨铸铁回炉料160kg加入中频电炉内进行溶化后，铁水中c含量控制在3.73％，再将铁水升温至1550℃，出炉前5分钟将备好的电解铜加入炉内；
c、用磅秤称量球化剂8kg，倒入铁水包后坑内与8.2kg碎钢片搅拌后捣实，再在其上覆盖粒度为10mm、含硅量为75％的硅铁孕育剂(1/2)和bs-1a孕育剂(1/2)各5kg；
d、通过造型机在铁型型腔内均匀覆上一层抗弯强度为6mpa，发气量≤15ml/g树脂砂，待树脂砂固化后，将上铁型及下铁型合箱待用；
e、将压好球化剂的铁水包吊运至中频电炉铁水溶液出口处，用盖包球化法将步骤b备好的铁水倒入铁水包的前坑内，进行球化、孕育处理；
f、将球化、孕育好的铁水转运至扒渣处进行扒渣，然后进行浇注，浇注过程中在包嘴上用漏斗随流加入1.8kg的孕育剂，所述孕育剂的粒度为0.85mm，是含硅量为75％的硅铁孕育剂，将铸件型腔内的铁水自然冷却到小于700℃后，即可开箱出铸件；
g、将冷却后的铸件通过正火处理，保温温度890℃，保温100分钟，随炉冷却到830℃，保温40分钟，出炉雾冷15分钟，并翻动，冷却后即可得到一种高强度、高延伸率的球墨铸铁曲轴。
所得到的高性能球墨铸铁曲轴经检测，金相组织为：球化2级，石墨6级，珠光体95％。机械性能为：抗拉强度940mpa，延伸率6.3％。
上述实施例中的球墨铸铁用优质生铁为q8-q12的球铁用优质生铁；球化剂为无锡永新特种金属有限公司生产的，孕育剂为陕西众友特种合金科技有限公司生产的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
