專利名稱：一種抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鑄鐵合金，特別關(guān)于一種抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵，適用于制做鋼錠模，焦?fàn)t熄焦車襯板、剎車鼓、柴油機(jī)排氣岐管、汽缸蓋、玻璃模具等。
目前，國內(nèi)鋼鐵業(yè)使用的鋼錠模大多采用普通灰鑄鐵，機(jī)械工業(yè)出版社1984年4月出版的《鑄鐵手冊(cè)》P113頁公開一種制做鋼錠模的灰鑄鐵，采用這種材質(zhì)制做的鋼錠模易出現(xiàn)早期開裂和炸裂現(xiàn)象，平均使用壽命僅為40多次，模耗高(一般在20-40公斤/噸鋼)。
EP-0076541A2公開的一種“用于生產(chǎn)鋼錠的鑄鐵鋼錠模及其制造方法”，采用使鑄鐵中硅的含量小于錳的含量和提高鋼錠模底部磷含量的方法，降低了鋼錠模底部早期斷裂的幾率?！惰T造》1988年第6期27頁“中錳低硅灰鑄鐵鋼錠模的應(yīng)用”一文公開的一種適當(dāng)增加灰鑄鐵中錳的含量，降低硅的含量來提高鋼錠模的使用壽命40-60%。其不足之處是上述兩種方法生產(chǎn)工藝復(fù)雜。開辟新的途徑，研制一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、使用壽命高、模耗低的鋼錠模材質(zhì)十分必要。
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處而提供一種生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、抗熱疲勞性能良好、使用壽命高、模耗低的抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵。
本發(fā)明的目的可以通過以下措施來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明是一種抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵，由C、Si、Mn、P、S等化學(xué)成份和雜質(zhì)組成，其特征在于采用含K、Na的變質(zhì)劑對(duì)普通灰鑄鐵進(jìn)行液態(tài)變質(zhì)處理，使其化學(xué)組成(重量%)為C 3.3-3.9%Si 1.2-1.8%Mn 0.6-1.2%P ＜0.15%S ＜0.10K 0.0005-0.003%Na 0.002-0.009%余量為Fe和其它雜質(zhì)本發(fā)明的目的還可以進(jìn)一步通過以下措施來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵，其特征在于在鑄態(tài)下獲得均勻分布的細(xì)片狀石墨，其金相組織為珠光體+少量鐵素體+磷共晶+細(xì)片狀石墨。
本發(fā)明使用的K、Na變質(zhì)劑的化學(xué)成分為K、Na20～25%，Si15～30%、Ca5～50%、Mg0.5～1%、Al0.1～1%、Fe10～15%、F8～10%、C0.01～0.1%，變質(zhì)質(zhì)的加入量為0.1～5%。
本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵采用一般沖天爐或其它熔爐，如電弧爐、感應(yīng)爐、坩堝爐、反射爐等，采用常規(guī)工藝熔煉，變質(zhì)劑可在出鐵時(shí)加在出鐵槽中隨鐵水流入鐵水包中，經(jīng)變質(zhì)處理的鐵水靜置、扒渣，鐵水溫度達(dá)1220-1300℃進(jìn)行澆注，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單。
本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵在鑄態(tài)下獲得均勻分布的細(xì)片狀石墨(見圖2、圖3)，石墨長(zhǎng)度約＜0.01毫米，局部區(qū)域大于0.01毫米，而普通灰鑄鐵的石墨片短小，由點(diǎn)狀石墨聚成菊花狀分布(見

圖1)。
經(jīng)測(cè)定本發(fā)明變質(zhì)灰鑄鐵和普通灰鑄鐵在石墨上的元素含量表明，兩者石墨上的Si、Mn含量都比其基體高，而且前者石墨上的Si、Mn含量明顯高于后者(前者Si7%、Mn6%、后者Si1.8%、Mn1%)。
由熱疲勞試驗(yàn)表明本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵是普通灰鑄鐵的3倍左右。
從測(cè)定本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵和普通灰鑄鐵的熱導(dǎo)系數(shù)(見表1)、楊氏模量(表2)看出本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵高于400℃時(shí)，熱導(dǎo)系數(shù)比普通灰鑄鐵高，在500℃時(shí)高7.19%，在600℃時(shí)高30%;
本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵的楊氏模量比普通灰鑄鐵低，在低溫區(qū)(25-250℃)時(shí)，低2.45-3.39%，在中溫區(qū)(300～500℃)時(shí)，低4.05～4.7%，在高溫區(qū)(550～800℃)時(shí)低5.0～12.89%。
經(jīng)測(cè)試，本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵的機(jī)械性能比普通灰鑄鐵略低。
在熱循環(huán)條件惡劣的情況下，具有高的導(dǎo)熱率和低彈性模量對(duì)鑄鐵的抗熱疲勞性能起著決定性的作用，抗拉強(qiáng)度僅起次要的作用。
經(jīng)試驗(yàn)和實(shí)踐證明，本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵抗熱疲勞性能良好，使用壽命高。
附圖的圖面說明如下圖1普通灰鑄鐵菊花狀石墨形態(tài)金相2本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵細(xì)片狀石墨形態(tài)金相3本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵金相組織圖本發(fā)明下面將結(jié)合實(shí)施例作進(jìn)一步詳述實(shí)施例1采用本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵制做215mm鋼錠模，澆注普碳鋼16439.42噸，澆注溫度1580-1620℃，澆注后30分鐘脫模，采用淬水冷卻1分30秒，模溫冷卻至80-120℃，平均模耗12.25公斤/噸鋼，平均使用壽命93.08次，最高使用壽命139次，是相同冷卻條件下普通灰鑄鐵鋼錠模的平均使用壽命的二倍以上。
實(shí)施例2采用本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵制做500mm鋼錠模，澆注普碳鋼，澆注溫度1580-1620℃，澆鋼后采用空冷，8小時(shí)后脫模，平均使用壽命164次，最高使用壽命253次，平均模耗7.62公斤/噸鋼。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)1、導(dǎo)熱率高，楊氏模量低、抗熱疲勞性能良好。
2、鋼錠模使用壽命高，以215mm鋼錠模為例，是普通灰鑄鐵鋼錠模使用壽命的兩倍以上。
3、生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單、成本低，按常規(guī)工藝生產(chǎn)，無須增加設(shè)備。
表2 本發(fā)明抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵和普通灰鑄鐵的楊氏模量統(tǒng)計(jì)表
權(quán)利要求
1.一種抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵，由C、Si、Mn、P、S等成份和雜質(zhì)組成，其特征在于采用含K、Na的變質(zhì)劑對(duì)普通灰鑄鐵進(jìn)行液態(tài)變質(zhì)處理，使其化學(xué)組成(重量%)為C3.3-8.9%Si 1.2-1.8%Mn 0.6-1.2%P＜0.15%S＜0.10%K0.0005-0.003%Na 0.002-0.009%余量為Fe和其它雜質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵，其特征在于在鑄態(tài)下獲得均勻分布的細(xì)片狀石墨，其金相組織為珠光體+少量鐵素體+磷共晶+細(xì)片狀石墨。
全文摘要
本發(fā)明涉及抗熱疲勞變質(zhì)灰鑄鐵，含C、Si、Mn、P、S、K、Na、雜質(zhì)等成分，鑄態(tài)金相組織為珠光體+少量鐵素體+磷共晶+細(xì)片狀石墨，適用于制做鋼錠模、柴油機(jī)排氣歧管、玻璃模具等。
文檔編號(hào)F02B3/06GK1051396SQ9010632
公開日1991年5月15日 申請(qǐng)日期1990年12月7日 優(yōu)先權(quán)日1990年12月7日
發(fā)明者石水良, 范培德, 周培峰, 顧國春, 孫傳強(qiáng), 邢學(xué)松 申請(qǐng)人:濟(jì)南鋼鐵總廠