一種高強(qiáng)韌球鐵及其制造方法
【專利摘要】一種高強(qiáng)韌球鐵及其制造方法，屬于鑄鐵【技術(shù)領(lǐng)域】。先在電爐內(nèi)采用廢鋼、煉鋼生鐵和增碳劑熔煉低硅球鐵原鐵水，低硅球鐵原鐵水的化學(xué)組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)是：3.5～3.7%C,Si<1.0%,Mn<0.35%,S<0.04%,P<0.05%,余量Fe。然后用硅鐵對(duì)低硅球鐵原鐵水進(jìn)行隨流孕育處理，并用銅鎂合金和鎳鎂合金進(jìn)行球化處理和微合金處理，球化處理后，繼續(xù)用復(fù)合孕育劑、金屬鉍和金屬銻對(duì)鐵水進(jìn)行孕育和微合金化，可得到強(qiáng)度高、韌性好，無白口組織的高強(qiáng)韌球鐵。
【專利說明】一種高強(qiáng)韌球鐵及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種球墨鑄鐵及其制造方法，特別涉及一種高強(qiáng)韌球鐵及其制造方法，屬于鑄鐵【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]球鐵因具有強(qiáng)度高、韌性好、價(jià)格低廉和鑄造工藝性能好等特點(diǎn)，在機(jī)械和汽車等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。但是，對(duì)于一些球鐵薄壁件，因凝固冷卻速度快，凝固組織中易出現(xiàn)碳化物，球鐵出現(xiàn)白口化傾向，導(dǎo)致球鐵韌性大幅度下降。為了減少薄壁球鐵件中的碳化物，以往主要采用正火方法消除，工藝復(fù)雜，且正火過程中，球鐵件易變形、開裂，還明顯增加能耗，并延長了生產(chǎn)周期。
[0003]為了減少球鐵件的白口化傾向，中國發(fā)明專利CN102233407A公開了一種鑄態(tài)高強(qiáng)度球鐵曲軸鑄造方法，該方法首先向熔煉的鐵水中添加錳鐵、錫和銅，然后將熔煉好的鐵水在球化處理包內(nèi)進(jìn)行球化處理和第一次孕育處理，接著在澆注時(shí)，在殼型的定量澆口杯內(nèi)放置一個(gè)孕育塊，鐵水進(jìn)入定量澆口杯，進(jìn)行第二次孕育處理，并完成澆注。該方法通過在鐵水中加入Cu、Sn、Mn等合金元素，增加和細(xì)化珠光體；經(jīng)過兩次強(qiáng)化孕育處理，增加外來晶核，使晶粒和石墨細(xì)小，且石墨球圓整度提高；擇用殼型和掌控澆注溫度，對(duì)獲得所需的珠光體量及其穩(wěn)定性具有保障作用，從而提高了曲軸的抗拉強(qiáng)度，使曲軸材質(zhì)可穩(wěn)定達(dá)到技術(shù)要求。中國發(fā)明專利CN102330011A還公開了一種不加鐵合金、不等溫淬火生產(chǎn)高強(qiáng)度、高韌性球鐵曲軸方法，它包括以下步驟:(I)選用含量為總重量的優(yōu)質(zhì)QlO生鐵55~60%，配含CrMo或含CrMoCu的廢鋼含量為總重量的12~15%，其余為球鐵回爐鐵；(2)按珠光體球鐵正常熔煉工藝熔煉，熔煉孕育處理和球化處理，最終珠光體含量85 %，球化一、二級(jí)，石墨6~7級(jí)，要求球鐵曲軸最終含Cr:0.1 %，Mo:0.04~0.05%，C:3.72~3.78%，Si:2~2.5%，Mn:0.45~0.5%。該發(fā)明將廢鋼及球鐵回爐鐵再利用，不僅節(jié)約的資源，而且降低了企業(yè)生產(chǎn)成本，生產(chǎn)的球鐵曲軸強(qiáng)度高、韌度度，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。中國發(fā)明專利CN101851722A還公開了一種高硅鑰球鐵排氣岐管的配方及其制備方法，涉及汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管領(lǐng)域，目前現(xiàn)有的高硅鑰球鐵排氣岐管制備，主要制備工藝一般包括以下步驟:稱重、入爐融化、球化處理，扒渣至鐵水干凈后撒覆蓋劑、加蓋保溫，澆注鑄型，開箱落砂。此方法制備工藝不易操作且不穩(wěn)定，產(chǎn)量低、產(chǎn)品品質(zhì)差，廢品率較高。該發(fā)明為克服這些缺點(diǎn)，將回爐鐵拋丸處理，將生鐵、廢鋼、回爐鐵、鑰鐵、75#硅鐵依次加入電爐熔煉，球化處理、在球化劑表面覆蓋孕育劑，并在澆注的同時(shí)采用隨流孕育，使孕育劑隨鐵水進(jìn)入型腔，最后開型落砂，制得成品。與現(xiàn)有方法相比，具有產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、降低材料成本、操作方便快捷等優(yōu)點(diǎn)。中國 發(fā)明專利CN101585078還公開了機(jī)車鑄態(tài)高韌性球鐵軸承蓋鑄造方法，其步驟包括混砂、造型、制芯、合型、爐料熔煉、出鐵球化孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理。爐料熔煉步驟包括配置爐料和熔煉，爐料質(zhì)量百分比:生鐵35~45%、回爐鐵25~35%、廢鋼25~35% ;中頻感應(yīng)電爐熔煉。出爐球化孕育處理包括球化處理和硅鋇二次孕育。在澆注時(shí)進(jìn)行第三次硫氧孕育劑隨流孕育。該發(fā)明生產(chǎn)出的機(jī)車軸承蓋抗拉強(qiáng)度≥400MPa，延伸率≥18%，硬度HBS = 130~180，低溫(_20°C )沖擊值≥12焦耳/厘米2 ;鑄件本體金相組織的球化率≥85%、鐵素體含量≥95% ;鑄件壁厚差< ±lmm;鑄件超聲波及磁粉探傷檢測結(jié)果達(dá)到國家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。中國發(fā)明專利CN101358262還公開了大功率空調(diào)壓縮機(jī)鑄態(tài)球鐵曲軸的生產(chǎn)工藝，其步驟包括混砂、造型、爐料熔煉、出鐵球化孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理。爐料熔煉步驟包括配置爐料和熔煉，爐料質(zhì)量百分比為:生鐵20~30%、回爐鐵35~45%、廢鋼30~40% ;中頻感應(yīng)電爐熔煉；出鐵球化孕育處理包括球化處理和硅鋇一次孕育處理；在澆注時(shí)進(jìn)行第二次硫氧孕育劑隨流孕育。該發(fā)明所采用的曲軸鑄件是垂直排布工藝，鐵液通過直澆道的三層薄片內(nèi)澆道同時(shí)進(jìn)入鑄件及冒口 ；生產(chǎn)出的曲軸，其抗拉強(qiáng)度> 700MPa，伸長率> 2%;鑄件本體的球化率> 80%，珠光體含量≥90%，碳化物≥1%，磷共晶≥1%;硬度為220~280HBS，單件曲軸上各點(diǎn)的硬度差(20HBS。中國發(fā)明專利CN101445853還公開了電梯鑄態(tài)球鐵曳引輪鑄造方法，其步驟包括混砂造型制芯合型、爐料熔煉、出鐵球化孕育處理、澆注、冷卻、開箱、鑄件清理、鑄件粗加工；爐料熔煉步驟包括配置爐料和熔煉，爐料重量配比:生鐵35~45%、回爐鐵25~35%、廢鋼25~35%;中頻感應(yīng)電爐熔煉，溫度1450~1550°C;出爐球化孕育處理包括球化處理和硅鋇一次孕育處理；底注澆注，澆注溫度1320~1420°C。該發(fā)明生產(chǎn)出的電梯曳引輪抗拉強(qiáng)≥700MPa，延伸率≥2%，硬度HBS = 240~270，工作面輪緣硬度差≥30HBS，沖擊值^ 3J/cm2 ;工作面金相組織的珠光體含量> 95%,球化率> 85%;曳引輪各部位沒有鑄造缺陷存在，完全滿足電梯曳引輪的各項(xiàng)技術(shù)要求。中國發(fā)明專利CN101209491還公開了一種印刷機(jī)鑄態(tài)球鐵輥筒體鑄造方法，其步驟包括混沙造型、合型，爐料熔煉，孕育出鐵，澆注，冷卻、開箱，鑄件清理，質(zhì)檢，鑄件粗加工，人工時(shí)效，其特征在于:所述的爐料熔煉步驟包括配置爐料和熔煉，爐料的重量配比為:含有40-50%的生鐵，30-40%的回爐鐵，10-30%的廢鋼；所配爐料采用中頻感應(yīng)電爐進(jìn)行鐵液熔煉，熔化時(shí)最高溫度為1530-1540°C ;所述的孕育出鐵工序包括球化處理和硅鋇一次孕育兩個(gè)步驟；并且在澆注工序同時(shí)要進(jìn)行隨流硫氧二次孕育處理。中國發(fā)明專利CN102080178A還公開了一種準(zhǔn)鑄態(tài)高強(qiáng)韌性貝氏體低碳球鐵及其制取方法， 其組織為在貝氏鐵素體加奧氏體的金屬基體上均勻分布著細(xì)小、圓整的石墨球。主要工藝步驟包括:低碳球鐵的配料、低碳球鐵的熔煉和變質(zhì)處理、低碳球鐵的準(zhǔn)鑄態(tài)貝氏體處理。具有工藝簡單、可操作性強(qiáng)、成本低廉、耗能低、污染小，綠色環(huán)保，所得低碳球鐵鑄件具有高強(qiáng)韌性及高耐磨性的優(yōu)點(diǎn)。中國發(fā)明專利CN103205625A還公開了一種高強(qiáng)韌等溫淬火球鐵及其生產(chǎn)方法和應(yīng)用，該發(fā)明主要在普通球墨鑄鐵的基礎(chǔ)上，以鑄件主要承載部位的厚度作為鑄件的尺寸因子，并以此為依據(jù)限定Mn、Mo和Ni元素的加入量，從而確定適合不同壁厚鑄件的高強(qiáng)韌等溫淬火球鐵。在同等淬透性條件下由于合金元素的有效減少，等溫淬火球鐵的生產(chǎn)成本顯著降低，因此該發(fā)明可廣泛用于承受大載荷、安全系數(shù)要求高的各種金屬結(jié)構(gòu)部件，尤其適用于替代鍛鋼生產(chǎn)轎車增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸及大功率柴油發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。中國發(fā)明專利CN102051432A還公開了一種鑄態(tài)球鐵件鐵素體控制方法。該發(fā)明首先結(jié)合爐料的含錳量和生產(chǎn)環(huán)境的限制條件，確定鑄態(tài)球鐵件的鐵素體含量要求，調(diào)節(jié)爐內(nèi)鐵水的錳含量至所需要的含量。然后在鑄件型腔的外圍再增設(shè)一個(gè)保溫道。最后將鐵水注入，鐵水將分別充滿鑄件型腔和管腔。該發(fā)明的方法不需要熱處理，因而節(jié)能環(huán)保，縮短了生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)成本，適用于鑄態(tài)鐵素體球墨鑄鐵生產(chǎn)，尤其適用于鑄態(tài)鐵素體球鐵薄壁小件的生產(chǎn)。中國發(fā)明專利CN101168785還公開了一種_40°C低溫鑄態(tài)無Ni球鐵鑄造兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組部件一輪轂、底座的方法，它是以國產(chǎn)生鐵為原料，經(jīng)熔煉、球化、孕育處理制得低溫鑄態(tài)無Ni球鐵，再經(jīng)鑄造得輪轂、底座，所述低溫鑄態(tài)無Ni球鐵的成分配方是:C3.6%~3.9%，Sil.7%~2.5%, Mn0.1%~0.3%，不加Ni，Mg的殘余含量0.045%~0.07%，剩余的是鐵和雜質(zhì)，雜質(zhì)中P < 0.04%，S < 0.02% ;上述含量低溫鑄態(tài)無Ni球鐵的成分是通過添加球化劑、孕育劑及采用二次孕育方法獲得；球化后鑄造工藝為:在1300°C~1380°C將球化后的液態(tài)混合物澆鑄到鑄型中，并使其在鑄型中緩慢冷卻到400°C以下，從鑄型中清出。該發(fā)明可以使用比國外生鐵質(zhì)量差的國內(nèi)生鐵，在不加Ni的條件下達(dá)到-40°C沖擊韌性要求，同時(shí)滿足其它機(jī)械性能要求。中國發(fā)明專利CN1772417還公開了一種高性能球鐵卷筒制造方法，主要解決一次鑄造成形問題。通過鑄態(tài)高性能球鐵的研究、鑄型材料、涂料及鑄造工藝研究，簡化卷筒的制造工藝，提高材料的利用率、節(jié)能降耗，在顯著提高卷筒力學(xué)性能及使用性能、滿足卷筒繩槽幾何尺寸的前體下，顯著降低生產(chǎn)成本。因此該發(fā)明不僅節(jié)省加工設(shè)備投資、降低生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益巨大，而且節(jié)能降耗，社會(huì)效益顯著。中國發(fā)明專利CN102071353A還公開一種耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，按重量百分比計(jì)，其化學(xué)成分為:C3.4~3.6 %、Si2.0~2.3 %、Mn≤0.2 %、P^0.02%,S^0.01%,Mgag0.035 ~0.05%,Σ Reag0.015 ~0.025%, Sr0.05 ~0.1%、Ni0.15~0.25%,Ti0.10~0.15%，余量為Fe。該發(fā)明還公開了所述耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵的生產(chǎn)方法及其在制備風(fēng)力發(fā)電機(jī)配件、汽車配件、船用配件和石油化工中的應(yīng)用。該發(fā)明生產(chǎn)的耐低溫高韌性鑄態(tài)球鐵，在鑄態(tài)下能夠達(dá)到GB/T1348-2009之QT400-18L各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)，免除了石墨化退火熱處理，降低了能耗，同時(shí)具有操作簡便、質(zhì)量穩(wěn)定等突出優(yōu)點(diǎn)。
[0004]但是上述發(fā)明仍存在球鐵中珠光體含量多，且凝固組織中在薄壁處易出現(xiàn)碳化物，導(dǎo)致球鐵韌性低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有球鐵生產(chǎn)中存在的上述問題，提出在加強(qiáng)球鐵孕育基礎(chǔ)上，減少球鐵中的白口化元素，同時(shí)細(xì)化凝固組織，改善球鐵中夾雜物的形態(tài)和分布，并提高石墨球化效果，使球鐵在消除白口組織基礎(chǔ)上，鑄態(tài)下獲得優(yōu)異的強(qiáng)韌性。
[0006]本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn):
[0007]本發(fā)明高強(qiáng)韌球鐵采用鑄造方法生產(chǎn)，其制備工藝過程包括如下:
[0008]①先在電爐內(nèi)采用廢鋼、煉鋼生鐵和增碳劑熔煉低硅球鐵原鐵水，低硅球鐵原鐵水的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:3.5 ~3.7%C, Si〈l.0%, Μη〈0.35%, S〈0.04%, Ρ〈0.05%,余量 Fe ；當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1460~1490°C時(shí)出爐到球化包，球化包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5~0.8%的銅鎂合金和0.3~0.5%的鎳鎂合金，用于球化處理和微合金處理；低硅球鐵原鐵水出爐過程中，加入占出爐鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5~1.8%的硅鐵對(duì)低硅球鐵原鐵水進(jìn)行隨流孕育處理；
[0009]②鐵水在球化包經(jīng)球化處理后扒洛,然后將球化后的鐵水倒入到燒注包中，燒注包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0~1.2%的復(fù)合孕育劑、0.010~0.015%的金屬鉍和0.010~0.015%的金屬銻，當(dāng)鐵水溫度降至1320~1350°C，將鐵水澆入鑄型，鑄件澆注0.5~3.0小時(shí)后，開箱空冷鑄件，鑄件經(jīng)清沙和打磨后，隨爐加熱至280~320°C，保溫6~10小時(shí)后，空冷至室溫，得到高強(qiáng)韌球鐵。[0010]如上所述硅鐵的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:74.0~80.0%Si, ( 0.5%A1, ( 1.0%Ca，(0.4%Mn, ( 0.1%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0011]如上所述的復(fù)合孕育劑的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:6~9%Ba, 4~6%Sr, 3~4%Ca, 35~38%Si, ( 0.5%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
[0012]如上所述的銅鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:80~85%Cu，15~20%Mg。
[0013]如上所述的鎳鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:82~86%Ni，14_18%Mg。
[0014]本發(fā)明高強(qiáng)韌球鐵在電爐內(nèi)熔煉，原料采用廢鋼、煉鋼生鐵和增碳劑，確保獲得低硅球鐵原鐵水，采用低硅球鐵原鐵水進(jìn)行球化處理，可以增加孕育劑加入量，確保球鐵凝固組織中不出現(xiàn)碳化物。低硅球鐵原鐵水的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:3.5~3.7%C, Si〈l.0%, Μη〈0
?35%, S〈0.04，Ρ〈0.05%,余量Fe。當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1460~1490°C時(shí)出爐到球化包，鐵水處理時(shí)，加入占出爐鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5~1.8%的硅鐵對(duì)低硅球鐵原鐵水進(jìn)行隨流孕育處理，對(duì)阻止球鐵凝固組織中出現(xiàn)碳化物效果明顯。此外，本發(fā)明采用占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)
0.5~0.8%的銅鎂合金和0.3~0.5%的鎳鎂合金，用于球化處理和微合金處理，可以確保石墨變成球狀，且石墨球尺寸細(xì)小。銅和鎳進(jìn)入基體，可以提高基體強(qiáng)度。鐵水在球化包經(jīng)球化處理后扒渣，然后將球化后的鐵水倒入到澆注包中，澆注包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0~1.2%的復(fù)合孕育劑、0.010~0.015%的金屬鉍和0.010~0.015%的金屬銻，復(fù)合孕育劑的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:6~9%Ba，4~6%Sr，3~4%Ca，35~38%Si, ( 0.5%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)，可以確保球鐵凝固組織中不出現(xiàn)脆性的碳化物，且可防止石墨出現(xiàn)球化衰退，有利于提高球鐵強(qiáng)韌性。球鐵鑄件最后隨爐加熱至280~320°C，保溫6~10小時(shí)后，空冷至室溫，有利于消除鑄造應(yīng)力，提高球鐵綜合力學(xué)性倉泛。
[0015]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn):
[0016]I)本發(fā)明球鐵鑄態(tài)組織中無碳化物出現(xiàn)，球鐵無需進(jìn)行高溫正火，本發(fā)明球鐵生產(chǎn)工藝簡便，與正火處理球鐵相比，能耗下降明顯。
[0017]2)本發(fā)明球鐵石墨球尺寸細(xì)小，球化率大于98%，石墨球在基體上分布均勻。
[0018]3)本發(fā)明球鐵基體中鐵素體含量超過85%，無馬氏體和貝氏體組織出現(xiàn)，確保球鐵具有良好的綜合力學(xué)性能，其中抗拉強(qiáng)度大于600MPa，延伸率超過5%，沖擊韌性大于20J/cm2。
【具體實(shí)施方式】
[0019]以下結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳述，但本發(fā)明并不限于以下實(shí)施例。
[0020]實(shí)施例1:
[0021]本發(fā)明高強(qiáng)韌球鐵采用1000公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉，采用覆膜砂鑄造成型，其制備工藝過程是:
[0022]①先在1000公斤中頻感應(yīng)電爐內(nèi)采用廢鋼、煉鋼生鐵和增碳劑熔煉低硅球鐵原鐵水，低硅球鐵原鐵水的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:3.52%C, 0.87%Si, 0.31%Mn, 0.033%S, 0.047%P,余量Fe。當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1488°C時(shí)出爐到球化包，球化包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5%的銅鎂合金(銅鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:80%Cu，20%Mg)和0.5%的鎳鎂合金(鎳鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:86%Ni，14%Mg)，用于球化處理和微合金處理。低硅球鐵原鐵水出爐過程中，加入占出爐鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.8%的硅鐵(硅鐵的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:74.97%Si, 0.28%A1, 0.63%Ca, 0.17%Mn, 0.08%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì))對(duì)低硅球鐵原鐵水進(jìn)行隨流孕育處理。
[0023]②鐵水在球化包經(jīng)球化處理后扒洛,然后將球化后的鐵水倒入到燒注包中，燒注包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0%的復(fù)合孕育劑(復(fù)合孕育劑的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:6.33%Ba, 5.90%Sr, 3.57%Ca, 35.19%Si, 0.30%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì))、0.010%的金屬鉍和0.015%的金屬銻，當(dāng)鐵水溫度降至1329°C，將鐵水澆入鑄型，鑄件澆注0.5小時(shí)后，開箱空冷鑄件，鑄件經(jīng)清沙和打磨后，隨爐加熱至280°C，保溫8小時(shí)后，空冷至室溫，得到高強(qiáng)韌球鐵，其力學(xué)性能見表1。
[0024]實(shí)施例2:
[0025]本發(fā)明高強(qiáng)韌球鐵采用1000公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉，采用潮模砂鑄造成型，其制備工藝過程是:
[0026]①先在1000公斤中頻感應(yīng)電爐內(nèi)采用廢鋼、煉鋼生鐵和增碳劑熔煉低硅球鐵原鐵水，低硅球鐵原鐵水的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:3.69%C, 0.70%Si, 0.29%Mn, 0.037%S, 0.040%P,余量Fe。當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1460°C時(shí)出爐到球化包，球化包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.8%的銅鎂合金(銅鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:85%Cu，15%Mg)和0.3%的鎳鎂合金(鎳鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:82%Ni，18%Mg)，用于球化處理和微合金處理。低硅球鐵原鐵水出爐過程中，加入占出爐鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的硅鐵(硅鐵的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:76.12%Si, 0.39%A1, 0.60%Ca, 0.22%Mn, 0.08%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì))對(duì)低硅球鐵原鐵水進(jìn)行隨流孕育處理。
[0027]②鐵水在球化包經(jīng)球化處理后扒洛,然后將球化后的鐵水倒入到燒注包中，燒注包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.2%的復(fù)合孕育劑(復(fù)合孕育劑的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:8.91%Ba, 4.37%Sr, 3.04%Ca, 37.65%Si, 0.30%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì))、0.015%的金屬鉍和0.010%的金屬銻，當(dāng)鐵水溫度降至1347°C，將鐵水澆入鑄型，鑄件澆注3.0小時(shí)后，開箱空冷鑄件，鑄件經(jīng)清沙和打磨后，隨爐加熱至320°C，保溫6小時(shí)后，空冷至室溫，得到高強(qiáng)韌球鐵，其力學(xué)性能見表1。
[0028]實(shí)施例3:
[0029]本發(fā)明高強(qiáng)韌球鐵采用1000公斤中頻感應(yīng)電爐熔煉，采用樹脂砂鑄造成型，其制備工藝過程是:
[0030]①先在1000公斤中頻感應(yīng)電爐內(nèi)采用廢鋼、煉鋼生鐵和增碳劑熔煉低硅球鐵原鐵水，低硅球鐵原鐵水的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:3.63%C, 0.61%Si, 0.29%Mn, 0.028%S, 0.037%P,余量Fe。當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1474°C時(shí)出爐到球化包，球化包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.6%的銅鎂合金(銅鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:83%Cu，17%Mg)和0.4%的鎳鎂合金(鎳鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:85%Ni，15%Mg)，用于球化處理和微合金處理。低硅球鐵原鐵水出爐過程中，加入占出爐鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.6%的硅鐵(硅鐵的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:76.30%Si, 0.36%A1, 0.85%Ca, 0.33%Mn, 0.09%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì))對(duì)低硅球鐵原鐵水 進(jìn)行隨流孕育處理。
[0031]②鐵水在球化包經(jīng)球化處理后扒洛,然后將球化后的鐵水倒入到燒注包中，燒注包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.1%的復(fù)合孕育劑(復(fù)合孕育劑的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:7.17%Ba, 4.83%Sr, 3.99%Ca, 36.74%Si, 0.25%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì))、0.012%的金屬鉍和0.012%的金屬銻，當(dāng)鐵水溫度降至1338°C，將鐵水澆入鑄型，鑄件澆注2.0小時(shí)后，開箱空冷鑄件，鑄件經(jīng)清沙和打磨后，隨爐加熱至300°C，保溫6小時(shí)后，空冷至室溫，得到高強(qiáng)韌球鐵，其力學(xué)性能見表1。
[0032]表1本發(fā)明球鐵力學(xué)性能
[0033]
【權(quán)利要求】
1.一種高強(qiáng)韌球鐵的制造方法，其特征在于，采用電爐熔煉，鑄造方法生產(chǎn)，其制備工藝過程包括如下步驟: ①先在電爐內(nèi)采用廢鋼、煉鋼生鐵和增碳劑熔煉低硅球鐵原鐵水，低硅球鐵原鐵水的組成及質(zhì)量分?jǐn)?shù)是:3.5 ~3.7%C, Si〈l.0%, Μη〈0.35%, S〈0.04%, Ρ〈0.05%,余量 Fe ；當(dāng)鐵水溫度達(dá)到1460~1490°C時(shí)出爐到球化包，球化包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)0.5~0.8%的銅鎂合金和0.3~0.5%的鎳鎂合金，用于球化處理和微合金處理；低硅球鐵原鐵水出爐過程中，加入占出爐鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5~1.8%的硅鐵對(duì)低硅球鐵原鐵水進(jìn)行隨流孕育處理； ②鐵水在球化包經(jīng)球化處理后扒渣，然后將球化后的鐵水倒入到澆注包中，澆注包底部預(yù)先加入占進(jìn)入包內(nèi)鐵水質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0~1.2%的復(fù)合孕育劑、0.010~0.015%的金屬鉍和0.010~0.015%的金屬銻，當(dāng)鐵水溫度降至1320~1350°C，將鐵水澆入鑄型，鑄件澆注0.5~3.0小時(shí)后，開箱空冷鑄件，鑄件經(jīng)清沙和打磨后，隨爐加熱至280~320°C，保溫6~10小時(shí)后，空冷至室溫，得到高強(qiáng)韌球鐵。
2.一種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌球鐵的制造方法，其特征在于，所述硅鐵的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:74.0 ~80.0%Si, ≤ 0.5%A1,≤1.0%Ca, ≤ 0.4%Mn, ≤ 0.1%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
3.—種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌球鐵的制造方法，其特征在于，所述復(fù)合孕育劑的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:6~9%Ba，4~6%Sr，3~4%Ca，35~38%Si，≤ 0.5%C,其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。
4.一種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌球鐵的制造方法，其特征在于，所述銅鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:80~85%Cu，15~20%Mg。
5.一種如權(quán)利要求1所述的高強(qiáng)韌球鐵的制造方法，其特征在于所述鎳鎂合金的化學(xué)組成及其質(zhì)量分?jǐn)?shù)為:82~86%Ni，14~18%Mg。
6.一種按照權(quán)利要求1-5任一方法制備得到的高強(qiáng)韌球鐵。
【文檔編號(hào)】C22C37/04GK103789481SQ201410035559
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2014年1月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月24日
【發(fā)明者】符寒光, 蔣志強(qiáng), 馮憲章, 王振, 李衛(wèi), 劉元朋, 文振華, 劉建偉, 魏永強(qiáng) 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)