[發明專利]一種中硬度易切削的耐磨鑄鐵材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310175363.4
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103290304A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 許旸
• 申請（專利權）人: 陜西同心連鑄管業科技有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;B22D11/00;B22D11/114
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅笛

技術領域

本發明屬于工業技術領域，涉及一種中硬度易切削的耐磨鑄鐵材料，本發明還涉及該材料的制備方法。

背景技術

對于應用在摩擦場合下的鋼鐵材料而言，硬度與切削性能構成了一對難以調和的矛盾。為了高效廉價地制造量大面廣的鋼質標準件，材料科學工作者早已發明了易切削鋼。但在易切削耐磨鑄鐵材料的研發上，多年來卻進展甚微。已有的專利《一種高強度的易切削鑄鐵》（申請號：89101097.1，公開號：1045279，公開日：1990-09-12），是通過提高硅碳比、降低Mn含量而提高了材料強度，但是其鑄件硬件卻降低到HB160-210，不具備耐磨性能。而專利《高強度易切削加工灰鑄鐵》（申請號：201010543613，公開號：101962731A，公開日：2011-02-02），解決不了硬度與切削的矛盾。所查閱到的僅有的一篇專業論文——“易切削高硅鑄鐵新材料”（載于《新技術新工藝》1996年第3期），“介紹了含Ca易切削高硅鑄鐵新材料，閘明了微量元素Ca在高硅鑄鐵中的作用機理和效果。在高硅鑄鐵中加入微量稀土鈣（Re－Ca）添加劑，可以降低硬度，改善切削加工性能”，可見仍然是以降低硬度、犧牲耐磨性為“易切削”的先決條件。

事實上，人們對鑄鐵材料所關注的，在一定的強度基礎上，更多的是其（表面）硬度，因為正是硬度才與其減摩和耐磨性能直接相關。減摩耐磨的易切削鑄鐵、特別是空心形狀的易切削耐磨鑄鐵材料更為裝備制造業所急需。以內燃機氣缸套為例，現在我國每年生產一千多萬輛汽車，需要近億只氣缸套，車削加工量極大，如果能使其硬度保持較高而切削加工性能良好，其經濟社會效益將十分可觀。目前的主流技術是用離心鑄造方法生產硼-磷鑄鐵管坯，經車削加工而成。加入B、P的目的是提高其耐磨性。所存在的問題是：

1、輕質的B、P元素在離心鑄造時產生向心偏析，難以分布到管坯中心層中，而是聚集到內壁上，既難以在中心層形成足夠多的磷共晶和硼化物，又增加了內壁層車削時的困難；

2、離心鑄管的中心層必然存在縮松組織，而在車削掉堅硬的內壁層之后，中心層恰恰成了氣缸套的滑動摩擦面；

3、離心鑄管的外壁和棱邊硬度往往超過HB250（按照制造企業的工藝規范，可到HB290），給車削加工造成困難，而中心層上的硬度約為HB200，不利于抵抗磨損。為了克服這一弊病，有些缸套制造企業增加了激光淬火等工藝，然而這樣一來使制造成本大大增加。

發明內容

本發明的目的是提供一種中硬度易切削的耐磨鑄鐵材料，能夠在不增加熱處理退火的前提下，直接車削出中等硬度的環、套、筒形零件。

本發明所采用的技術方案是，一種中硬度易切削的耐磨鑄鐵材料，按照質量百分比由以下組分組成：C：3.2%-3.4%，Si：2.6%-2.8%，Mn：0.60%-0.90%，P：0.25%-0.35%，B：0.05%-0.1%，Ti：0.08%-0.12%，S≤0.1%，Fe為余量，以上各組分質量百分比總和為100%。

本發明的特點還在于，

該鑄鐵材料是由連續鑄造方法獲得的空心型材。

該鑄鐵材料金相組織的特征是：磷共晶和硼化物以細小的魚骨狀碎塊的形式，彌散分布在珠光體基體上，呈非網狀分布。

本發明的另一目的是提供一種上述的鑄鐵材料的制備方法，包括以下步驟：

1）按照質量百分比稱取以下組分：C：3.2%-3.4%，Si：2.6%-2.8%，Mn：0.60%-0.90%，P：0.25%-0.35%，B：0.05%-0.1%，Ti：0.08%-0.12%，S≤0.1%，Fe為余量，以上各組分質量百分比總和為100%，并將以上材料熔化為鐵水；

2）將化好的鐵水從澆注杯澆入中頻感應保溫爐，調整中頻感應保溫爐的功率，使鐵水始終保持在1350℃±10℃；

3）牽引輥夾持的引錠桿插入結晶器，使引錠桿帶有倒錐形的引晶頭的下端插入結晶器上部1/3深處，然后對結晶器進行通水冷卻；

4）開啟氣壓控制柜，使壓縮空氣進入爐膛，壓下液面，鐵水通過升液管進入結晶器，液面高度根據澆注杯中同時升高的液面來確定；然后給碳硅棒加熱器通電，防止澆注杯杯口處鐵水冷凝；