-60℃低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法
2023-05-17 21:53:31
專利名稱：-60℃低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法
技術領域：
本發明涉及一種低溫球墨鑄鐵的製備方法。
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，是兼有鋼和鑄鐵優點的優良材料。球墨鑄鐵主要由鐵、碳和矽組成的合金的總稱。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。工業用鑄鐵一般含碳量為 2% 4%。碳在鑄鐵中多以石墨形態存在，有時也以滲碳體形態存在。除碳外，鑄鐵中還含有 3%的矽，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、矽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低溫性能在國內一般要求溫度達到_40°C時的衝擊功為最小值12J/cm2，在高寒環境下(_60°C )對球墨鑄鐵的低溫衝擊國內還沒有明確要求，但根據國外某些國家對高寒環境下(-60°C )球墨鑄鐵的低溫衝擊要求一般大於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整、以及合適的熱處理方法滿足_60°C下球墨鑄鐵的低溫衝擊大於lOJ/cm2是研究此材料的重點內容。
發明內容
本發明解決了現有球墨鑄鐵QT400-18在高寒環境下衝擊功較低的技術問題，提供了一種-60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法。本發明_60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法步驟如下一、按照質量份數將70份球墨生鐵Q10U0份低錳廢鋼和20份的回爐料混合後升溫到1510°C 1530°C熔化，然後加入球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質量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，並且將孕育劑覆蓋在球化劑上面，然後採用衝入法將鐵液進行球化、孕育處理；三、向經過步驟二處理的鐵液中加入脫硫劑，然後攪拌、扒渣，再靜止1分鐘；四、將經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的矽鋇孕育劑，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，然後隨爐冷卻到600°C出爐，即得-60°C低溫衝擊球墨鑄鐵；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量0. 8% ；步驟二中矽鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質量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量的0. 5% ；步驟四中矽鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、 低錳廢鋼和回爐料總質量的0. 1%。
本發明-60°c低溫衝擊球墨鑄鐵的石墨球圓整，每平方毫米大於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本發明製備的_60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的衝擊值為llj/cm2 12J/cm2。本發明中的球化孕育過程能增加石墨形核能力，細化晶粒，增加石墨球數量，增加鐵素體含量。本發明中的脫氧、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，降低低溫環境下的衝擊值)。對球化後的鐵液進行1 aiiin的靜置，有利於活潑金屬如Mg、Ba、AUFe的氧化物及硫化物上浮，從而淨化鐵液。本發明製備的_60°C低溫衝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。本發明製備的_60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的矽含量為1. 9% 2. 2%，矽是一種強化鐵素體的基體的元素，由於矽能固溶於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，從而有利於獲得鐵素體組織，而對於-60°C低溫衝擊球墨鑄鐵，基體要為全鐵素體組織，所以需要一定含量的矽，但是當Si含量高時，會提高低溫轉變溫度。本發明製備的錳含量小於0.20%，錳可以穩定奧氏體區，促進碳化物的形成，在共析轉變過程，降低共析轉變的溫度，起穩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，引起網狀碳化物、黑色網狀組織、白區的形成，這些在晶界上形成的物質嚴重降低低溫韌性。碳化物、偏析是影響球鐵低溫轉變溫度的主要因素，錳每增加0. 1 %，脆性轉變溫度大約提高10°c 12°C。球鐵中，由於其他成分的影響，磷的溶解度很小，當含磷量大於0.05%時，磷將以磷共晶形態析出。由於成分、冷卻速度、偏析等原因，球鐵中很容易形成磷共晶。由於磷共晶熔點較低，在凝固時富集於共晶團邊界處最後凝固，沿晶界析出。嚴重時形成網狀或斷續網狀，較嚴重降低球鐵的韌性和塑性，降低低溫衝擊性能，所以磷要儘可能低，二本發明的磷的含量低於0. 04%。為了補償鑄件低Si、Mn下的強度，本發明-60°C低溫衝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%)。並且它不影響延伸率，但提高鑄件強度，且在共晶團內分布均勻，不會因偏析而使共晶團邊界脆化，即可以提高低溫衝擊值。
具體實施例方式本發明技術方案不局限於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低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法步驟如下一、按照質量份數將70份球墨生鐵Q10U0份低錳廢鋼和20份的回爐料混合後升溫到1510°C 1530°C熔化，然後加入球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質量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，並且將孕育劑覆蓋在球化劑上面，然後採用衝入法將鐵液進行球化、孕育處理；三、向經過步驟二處理的鐵液中加入脫硫劑，然後攪拌、扒渣，再靜止1分鐘；四、將經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的矽鋇孕育劑，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， 然後隨爐冷卻到600°C出爐，即得-60°C低溫衝擊球墨鑄鐵；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量的1. 3%。本實施方式製備的本發明-60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的石墨球圓整，每平方毫米大於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，其主要成分所佔的質量百分比如下表表權利要求
1._60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法，其特徵在於_60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法步驟如下一、按照質量份數將70份球墨生鐵Q10U0份低錳廢鋼和20份的回爐料混合後升溫到 1510°C 1530°C熔化，然後加入球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質量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，並且將孕育劑覆蓋在球化劑上面，然後採用衝入法將鐵液進行球化、孕育處理；三、向經過步驟二處理的鐵液中加入脫硫劑，然後攪拌、扒渣，再靜止1分鐘；四、將經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的矽鋇孕育劑，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，然後隨爐冷卻到600°C出爐，即得-60°C低溫衝擊球墨鑄鐵；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量的1. 3%。
2.根據權利要求1所述_60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法，其特徵在於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量0. 8%。
3.根據權利要求1或2所述_60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法，其特徵在於步驟二中矽鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質量0. 1 %。
4.根據權利要求1或2所述-60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法，其特徵在於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量的0.5%。
5.根據權利要求1或2所述_60°C低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法，其特徵在於步驟四中矽鋇孕育劑的加入量為球墨生鐵Q10、低錳廢鋼和回爐料總質量的0. 1%。
全文摘要
-60℃低溫衝擊球墨鑄鐵的製備方法，涉及一種低溫球墨鑄鐵的製備方法。本發明解決了球墨鑄鐵QT400-18在高寒環境下衝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、將試樣經過兩次保溫後出爐，即得。本發明-60℃低溫衝擊球墨鑄鐵的石墨球圓整，每平方毫米大於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℃本發明製備的-60℃低溫衝擊球墨鑄鐵的衝擊值為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 優先權日2012年2月15日
發明者鮑玉龍 申請人:齊齊哈爾市精鑄良鑄造有限責任公司