高強韌蠕墨鑄鐵及其製備方法
2023-06-23 01:27:51 1
專利名稱：高強韌蠕墨鑄鐵及其製備方法
技術領域：
本發明屬於金屬材料領域，涉及一種新型高強韌蠕墨鑄鐵及其製備方法。
背景技術：
現代柴油機升功率高、結構緊湊、鑄件形狀複雜、熱負荷大、強化程度高等特點，不僅對其設計技術，而且對柴油機機體、氣缸蓋等關重件的材料及製造技術也提出了新的更高的要求，要求材料既具有高的室溫和高溫力學性能、優良的導熱減震性能和優良的熱疲勞性能，又要求具有很高的緻密性、均勻性和可靠性。蠕墨鑄鐵具有非常優良的室溫和高溫力學性能、優良的抗熱疲勞性能和耐磨性能、良好的鑄造成形性能，逐漸成為高功率柴油機的機體、氣缸蓋等關鍵件的理想材料。但是，傳統的蠕墨鑄鐵由於蠕化率偏低和綜合性能差等原因嚴重的阻礙了其推廣和應用。為了提高蠕墨鑄鐵的蠕化率和綜合性能，許多科研工作者開展了大量研究工作 趙宇、冉旭和鄔佔田在《吉林工學院學報》1999年第20卷中報導了超薄壁蠕墨鑄鐵排氣管制造，其蠕墨鑄鐵成分為 C: 3. 0 3. 6，Si :3. 9 4. 3，MnO. 3 0. 6，S^O. 02, P^O. Ol1Ti 0. 15^0. 22，Mo 0. 4^0. 7。龐國星和陳華輝在《機械工程學報》2006年第30卷報導了優化合金元素加入量對蠕墨鑄鐵耐磨性的影響，主要研究Sb、B和P對蠕墨鑄鐵的蠕化率、基體組織、硬度和耐磨性的影響，其蠕墨鑄鐵成分和基體組織與本發明不同。盛達和顏丙祥在《現在鑄鐵》在1999年第75期和《鋼鐵研究學報》報導了奧貝蠕鐵及其組織和性能研究。專利 200810230471.6、200910136786. 9,201010128379.
6,201010294492. 1和201110009096. 4中也報導了蠕墨鑄鐵，它們的基體組織均為鐵素體和珠光體組成。雖然，國內外在蠕墨鑄鐵方面做了大量的工作，取得了許多成果，但是該材料在工業上推廣應用過程中遇到了很多難題，主要表現在該材料在製備時蠕化處理不穩定、蠕化率偏低且較難控制，並且綜合性能差(塑性很低，δ <1%)。經在現有的信息系統和網絡中檢索，尚未發現有與本發明的合金材料和製備方法相似的文獻報導。
發明內容
本發明的目的在於對現有技術存在的問題加以解決，進而提供一種操作簡單、蠕化率高且控制、產品綜合性能好、適於工業化大規模生產的新型蠕墨鑄鐵及其製備方法。為了達到上述目的，本發明的實現在於一種高強韌蠕墨鑄鐵，其化學成分按重量百分比為C 3. 4 3. 8%, Si 2. 1 2. 6%, Cu :0. 2 0. 5%, Mo :0. 2 0. 5%, Mn :0. 2 0. 8%，Sn 0. 02 0. 04%, Sb :0. 004 0. 032%,其餘為鐵和不可避免的雜質組成；
其製備過程是蠕化工序中蠕化溫度為1450 1500°C，蠕化劑為市售稀土 -鎂-矽蠕化劑，加入量為0. 5% 1. 0% ；熱處理工序中，鑄件經過900 950°C保溫1. 5 3小時，放入320 360°C的鹽溶液中保溫1. 5 池，然後進行空冷製成。
一種高強韌蠕墨鑄鐵的製備工藝蠕化工序中蠕化溫度為1450 1500°C，蠕化劑為市售稀土 -鎂-矽蠕化劑，加入量為0. 5% 1. 0%。上述製備工藝中，熱處理工序中，鑄件經過900 950°C保溫1. 5 3小時，放入 320 360°C的鹽溶液中保溫1. 5 池，然後進行空冷製成。本發明的顯微組織由基體和蠕蟲狀石墨相組成，其蠕化率超過85%。其中基體相由奧氏體和貝氏體組成。與現有技術相比，本發明的優點是
1、本發明產品蠕化率高，可超過85%，同時具有強度高、塑性好、耐熱、抗衝擊、抗疲勞、 鑄造成型性能好的綜合性能，其室溫拉伸為78(T950MPa，延伸率3 3%，可滿足高功率柴油機對關鍵零部件的材料要求。2、製備工藝操作簡單、蠕化處理易於控制、蠕化率高、產品綜合性能好、適於工業化大規模生產。
圖1 本發明實施例1合金石墨形態的金相組織照片； 圖2 本發明實施例1合金基體的金相組織照片； 圖3 本發明實施例2合金墨形態的金相組織照片；
具體實施例方式
下面結合實施例對本發明內容進行詳細說明
本發明的製備工藝除了蠕化工序和熱處理工序的工藝參數有獨特之處外，其餘和普通蠕墨鑄鐵的製備工藝相同。實施例1
一種高強韌蠕墨鑄鐵，其化學組成為(重量百分比)=C 3. 6%，Si 2. 4%，Cu 0. 3%，Mo 0. 3%, Mn 0. 5%，Sn :0. 03%, Sb :0. 02%,其餘為鐵和不可避免的雜質組成。蠕化工序中，蠕化劑採用市售稀土 -鎂-矽蠕化劑，加入量為0. 8%，蠕化溫度為1475°C，蠕化率為85%。製備成高強韌蠕墨鑄鐵鑄件。熱處理工序中，鑄件經過930°C保溫2小時，放入350°C的鹽溶液中保溫池，然後進行空冷製成。該蠕墨鑄鐵鑄件具有優良的綜合性能和工藝成形性。其金相組織中基體為下貝氏體和奧氏體組成，石墨相形狀為蠕蟲狀，見圖1和圖2。其不同溫度下的拉伸性能見表1，可以看出該蠕墨鑄鐵具有非常高的室溫和高溫抗拉性能和延伸率。表 權利要求
1.一種高強韌蠕墨鑄鐵，其特徵在於其化學成分按重量百分比為c :3. 4 3. 8%， Si 2. 1 2. 6%, Cu 0. 2 0. 5%, Mo :0. 2 0. 5%, Mn :0. 2 0. 8%, Sn :0. 02 0. 04%, Sb 0.004 0. 032%,其餘為鐵和不可避免的雜質組成；其製備過程是蠕化工序中蠕化溫度為1450 1500°C，蠕化劑為市售稀土-鎂-矽蠕化劑，加入量為0. 5% 1. 0% ；熱處理工序中，鑄件經過900 950°C保溫1. 5 3小時，放入320 360°C的鹽溶液中保溫1. 5 池，然後進行空冷製成。
2.一種高強韌蠕墨鑄鐵的製備工藝蠕化工序中蠕化溫度為1450 1500°C，蠕化劑為市售稀土 -鎂-矽蠕化劑，加入量為0. 5% 1. 0%。
3.根據權利要求2所述的製備工藝中，熱處理工序中，鑄件經過900 950°C保溫1.5 3小時，放入320 360°C的鹽溶液中保溫1. 5 池，然後進行空冷製成。
全文摘要
本發明提供一種高強韌蠕墨鑄鐵及其製備方法。其以重量百分比計的組成為C3.4～3.8%，Si2.1～2.6%，Cu0.2～0.6%，Mo0.2～0.5%，Mn0.2～0.8%，Sn0.02～0.04%，Sb0.004～0.032%，其餘為鐵和不可避免的雜質組成。本發明提供的蠕墨鑄鐵的顯微組織由基體和蠕蟲狀石墨組成，蠕化率超過85%。該蠕墨鑄鐵經過900～950℃保溫1.5～3小時，在320～360℃的鹽溶液中保溫1.5～3h，然後空冷製成綜合性能優良的蠕墨鑄鐵。本發明提供的高強韌蠕墨鑄鐵具有強度高、塑性好、耐熱、抗衝擊、抗疲勞、鑄造成型性能好等特點。其室溫拉伸強度為780~950MPa，延伸率≧3%，滿足高功率柴油機對關鍵零部件的材料要求。本發明提供的高強韌蠕墨鑄鐵的製備方法蠕化工藝穩定、蠕化率高、工藝簡單，便於操作。
文檔編號C22C37/10GK102409220SQ20111037983
公開日2012年4月11日 申請日期2011年11月25日 優先權日2011年11月25日
發明者李建平, 楊忠, 楊通, 王萍, 郭永春 申請人:西安工業大學