[發明專利]-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法

有效

• 申請號: 201210033857.4
• 申請日: 2012-02-15
• 公開（公告）號: CN102534090A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 鮑玉龍
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾市精鑄良鑄造有限責任公司
• 主分類號: C21C1/10
• 分類號: C21C1/10;C22C33/08
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 韓末洙

技術領域

本發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，是兼有鋼和鑄鐵優點的優良材料。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1％～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低溫性能在國內一般要求溫度達到-40℃時的沖擊功為最小值12J/cm²，在高寒環境下(-60℃)對球墨鑄鐵的低溫沖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℃)球墨鑄鐵的低溫沖擊要求一般大于10J/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℃下球墨鑄鐵的低溫沖擊大于10J/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在高寒環境下沖擊功較低的技術問題，提供了一種-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法。

本發明-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的制備方法步驟如下：

一、按照質量份數將70份球墨生鐵Q10、10份低錳廢鋼和20份的回爐料混合后升溫到1510℃～1530℃熔化，然后加入球墨生鐵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，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、將經過步驟三處理的鐵液溫度為1370℃～1400℃時，開始澆鑄，澆鑄同時隨流加入粒度為0.10mm～0.15mm的硅鋇孕育劑，得到試樣；

五、將試樣在920℃～940℃保溫3小時，隨爐冷卻到720℃～740℃保溫2小時，然后隨爐冷卻到600℃出爐，即得-60℃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量0.1％；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量的0.1％。

本發明-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℃本發明制備的-60℃低溫沖擊球墨鑄鐵的沖擊值為11J/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，降低低溫環境下的沖擊值)。對球化后的鐵液進行1～2min的靜置，有利于活潑金屬如Mg、Ba、Al、Fe的氧化物及硫化物上浮，從而凈化鐵液。

本發明制備的-60℃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。

本發明制備的-60℃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Fe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℃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，會提高低溫轉變溫度。

本發明制備的錳含量小于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℃～12℃。