專利名稱：-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種低溫球墨鑄鐵的制備方法。
背景技術：
球墨鑄鐵簡稱球鐵。它是通過在澆鑄前往鐵液中加入一定量的球化劑和墨化劑， 以促進呈球狀石墨結晶而獲得的。它和鋼相比，除塑性、韌性稍低外，其他性能均接近，是兼有鋼和鑄鐵優(yōu)點的優(yōu)良材料。球墨鑄鐵主要由鐵、碳和硅組成的合金的總稱。在這些合金中，含碳量超過在共晶溫度時能保留在奧氏體固溶體中的量。工業(yè)用鑄鐵一般含碳量為 2% 4%。碳在鑄鐵中多以石墨形態(tài)存在，有時也以滲碳體形態(tài)存在。除碳外，鑄鐵中還含有 3%的硅，以及錳、磷、硫等元素。合金鑄鐵還含有鎳、鉻、鉬、鋁、銅、硼、釩等元素。 碳、硅是影響鑄鐵顯微組織和性能的主要元素。目前球墨鑄鐵QT400-18低溫性能在國內(nèi)一般要求溫度達到_40°C時的沖擊功為最小值12J/cm2，在高寒環(huán)境下(_60°C )對球墨鑄鐵的低溫沖擊國內(nèi)還沒有明確要求，但根據(jù)國外某些國家對高寒環(huán)境下(-60°C )球墨鑄鐵的低溫沖擊要求一般大于lOJ/cm2。如何對冶煉工藝控制、化學成分控制及其他合金元素的加入的調(diào)整、以及合適的熱處理方法滿足_60°C下球墨鑄鐵的低溫沖擊大于lOJ/cm2是研究此材料的重點內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了現(xiàn)有球墨鑄鐵QT400-18在高寒環(huán)境下沖擊功較低的技術問題，提供了一種-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法。本發(fā)明_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法步驟如下一、按照質(zhì)量份數(shù)將70份球墨生鐵Q10U0份低錳廢鋼和20份的回爐料混合后升溫到1510°C 1530°C熔化，然后加入球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量0. 3% 0.5%的鎳板熔煉，得到鐵液；二、將球化劑放入球化包底一側(cè)，并且將孕育劑覆蓋在球化劑上面，然后采用沖入法將鐵液進行球化、孕育處理；三、向經(jīng)過步驟二處理的鐵液中加入脫硫劑，然后攪拌、扒渣，再靜止1分鐘；四、將經(jīng)過步驟三處理的鐵液溫度為1370°C 1400°C時，開始澆鑄，澆鑄同時隨流加入粒度為0. IOmm 0. 15mm的硅鋇孕育劑，得到試樣；五、將試樣在920°C 940V保溫3小時，隨爐冷卻到720V 740V保溫2小時，然后隨爐冷卻到600°C出爐，即得-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵；步驟二中球化劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量的1. 3% ；步驟二中孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量0. 8% ；步驟二中硅鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量0. ；步驟三中脫硫劑的主要成分為天然火山灰，脫硫劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量的0. 5% ；步驟四中硅鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、 低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量的0. 1%。
本發(fā)明-60°c低溫沖擊球墨鑄鐵的石墨球圓整，每平方毫米大于200個，球化級別為1-2級。屈服強度為275MPa ^5MPa，抗拉強度為400MPa 415MPa，延伸率為20 23%，在-60°C本發(fā)明制備的_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的沖擊值為llj/cm2 12J/cm2。本發(fā)明中的球化孕育過程能增加石墨形核能力，細化晶粒，增加石墨球數(shù)量，增加鐵素體含量。本發(fā)明中的脫氧、脫硫處理使原鐵液中的硫含量降至0.02%以下(因為過高的硫影響球化效果，降低低溫環(huán)境下的沖擊值)。對球化后的鐵液進行1 aiiin的靜置，有利于活潑金屬如Mg、Ba、AUFe的氧化物及硫化物上浮，從而凈化鐵液。本發(fā)明制備的_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的碳含量為3. 5% 3. 7%，因為較高的含碳量可以增加金屬的流動性，一定石墨化膨脹減少收縮缺陷。本發(fā)明制備的_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的硅含量為1. 9% 2. 2%，硅是一種強化鐵素體的基體的元素，由于硅能固溶于狗中阻礙了鐵原子和碳原子之間的化合，同時促進石墨析出，從而有利于獲得鐵素體組織，而對于-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵，基體要為全鐵素體組織，所以需要一定含量的硅，但是當Si含量高時，會提高低溫轉(zhuǎn)變溫度。本發(fā)明制備的錳含量小于0.20%，錳可以穩(wěn)定奧氏體區(qū)，促進碳化物的形成，在共析轉(zhuǎn)變過程，降低共析轉(zhuǎn)變的溫度，起穩(wěn)定和細化珠光體的作用。溶入奧氏體中的錳有強烈偏析的傾向，引起網(wǎng)狀碳化物、黑色網(wǎng)狀組織、白區(qū)的形成，這些在晶界上形成的物質(zhì)嚴重降低低溫韌性。碳化物、偏析是影響球鐵低溫轉(zhuǎn)變溫度的主要因素，錳每增加0. 1 %，脆性轉(zhuǎn)變溫度大約提高10°c 12°C。球鐵中，由于其他成分的影響，磷的溶解度很小，當含磷量大于0.05%時，磷將以磷共晶形態(tài)析出。由于成分、冷卻速度、偏析等原因，球鐵中很容易形成磷共晶。由于磷共晶熔點較低，在凝固時富集于共晶團邊界處最后凝固，沿晶界析出。嚴重時形成網(wǎng)狀或斷續(xù)網(wǎng)狀，較嚴重降低球鐵的韌性和塑性，降低低溫沖擊性能，所以磷要盡可能低，二本發(fā)明的磷的含量低于0. 04%。為了補償鑄件低Si、Mn下的強度，本發(fā)明-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的鎳含量為 0.3% 0.5%，通過高、低退火可以得到完整的鐵素體組織(鐵素體組織>98%)。并且它不影響延伸率，但提高鑄件強度，且在共晶團內(nèi)分布均勻，不會因偏析而使共晶團邊界脆化，即可以提高低溫沖擊值。
具體實施例方式本發(fā)明技術方案不局限于以下所列舉具體實施方式
，還包括各具體實施方式
間的任意組合。
具體實施方式
一本實施方式-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法步驟如下一、按照質(zhì)量份數(shù)將70份球墨生鐵Q10U0份低錳廢鋼和20份的回爐料混合后升溫到1510°C 1530°C熔化，然后加入球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量0. 3% 0.5%的鎳板熔煉，得到鐵液；二、將球化劑放入球化包底一側(cè)，并且將孕育劑覆蓋在球化劑上面，然后采用沖入法將鐵液進行球化、孕育處理；三、向經(jīng)過步驟二處理的鐵液中加入脫硫劑，然后攪拌、扒渣，再靜止1分鐘；四、將經(jīng)過步驟三處理的鐵液溫度為1370°C 1400°C時，開始澆鑄，澆鑄同時隨流加入粒度為0. IOmm 0. 15mm的硅鋇孕育劑，得到試樣；五、將試樣在920 V 940 V保溫3小時，隨爐冷卻到720 V 740 V保溫2小時， 然后隨爐冷卻到600°C出爐，即得-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵；步驟二中球化劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量的1. 3%。本實施方式制備的本發(fā)明-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的石墨球圓整，每平方毫米大于200個，球化級別為1-2級。本實施方式中球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料，其主要成分所占的質(zhì)量百分比如下表表權利要求
1._60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法步驟如下一、按照質(zhì)量份數(shù)將70份球墨生鐵Q10U0份低錳廢鋼和20份的回爐料混合后升溫到 1510°C 1530°C熔化，然后加入球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量0. 3% 0. 5%的鎳板熔煉，得到鐵液；二、將球化劑放入球化包底一側(cè)，并且將孕育劑覆蓋在球化劑上面，然后采用沖入法將鐵液進行球化、孕育處理；三、向經(jīng)過步驟二處理的鐵液中加入脫硫劑，然后攪拌、扒渣，再靜止1分鐘；四、將經(jīng)過步驟三處理的鐵液溫度為1370°C 1400°C時，開始澆鑄，澆鑄同時隨流加入粒度為0. IOmm 0. 15mm的硅鋇孕育劑，得到試樣；五、將試樣在920°C 940°C保溫3小時，隨爐冷卻到720°C 740°C保溫2小時，然后隨爐冷卻到600°C出爐，即得-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵；步驟二中球化劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量的1. 3%。
2.根據(jù)權利要求1所述_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于步驟二中孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量0. 8%。
3.根據(jù)權利要求1或2所述_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于步驟二中硅鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量0. 1 %。
4.根據(jù)權利要求1或2所述-60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于步驟三中脫硫劑的主要成分為天然火山灰，脫硫劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量的0.5%。
5.根據(jù)權利要求1或2所述_60°C低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法，其特征在于步驟四中硅鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質(zhì)量的0. 1%。
全文摘要
-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法，涉及一種低溫球墨鑄鐵的制備方法。本發(fā)明解決了球墨鑄鐵QT400-18在高寒環(huán)境下沖擊功較低的技術問題。本方法如下一、將球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料及適量鎳板熔化得到鐵液；二、球化、孕育處理；三、脫硫劑；四、澆鑄得到試樣；五、將試樣經(jīng)過兩次保溫后出爐，即得。本發(fā)明-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的石墨球圓整，每平方毫米大于200個，球化級別為1-2級。屈服強度為275MPa～285MPa，抗拉強度為400MPa～415MPa，延伸率為20～23％，在-60℃本發(fā)明制備的-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的沖擊值為11J/cm2～12J/cm2。
文檔編號C21C1/10GK102534090SQ20121003385
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月15日 優(yōu)先權日2012年2月15日
發(fā)明者鮑玉龍 申請人:齊齊哈爾市精鑄良鑄造有限責任公司