[發(fā)明專利]一種錫鈮復(fù)合合金化灰鑄鐵及其生產(chǎn)工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410100589.2
• 申請日: 2014-03-19
• 公開（公告）號: CN103834852A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃維剛;秦英;黃雪飛
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種錫鈮復(fù)合合金化灰鑄鐵，屬于鑄造合金領(lǐng)域。

背景技術(shù)

灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造成型性能、切削加工性能、耐磨耐熱性能、減震性能且成本低廉，被廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造、冶金、石油化工、交通運輸、建筑和國防工業(yè)各部門。

磨損是機(jī)械零件失效的三大（磨損、腐蝕、斷裂）主要形式之一。根據(jù)大量的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，80%以上的損壞零件都是由磨損直接或間接導(dǎo)致的。與其他金屬材料相比，灰鑄鐵具有良好的減磨作用，因為在摩擦?xí)r石墨本身起著潤滑劑的作用，而在加潤滑油的情況下，石墨剝落處能儲存潤滑油，保證使用過程中油膜的連續(xù)性。因此，灰鑄鐵作為耐磨材料被廣泛應(yīng)用于剎車盤、發(fā)動機(jī)汽缸蓋、活塞環(huán)、機(jī)床導(dǎo)軌等。上述零件都在較高的溫度下工作，所以還要求灰鑄鐵具有高的高溫強(qiáng)度和優(yōu)良的熱疲勞性能。普通灰鑄鐵已不能滿足現(xiàn)代工業(yè)的要求。微合金化能顯著提高灰鑄鐵的強(qiáng)度，同時使灰鑄鐵具有優(yōu)良的熱疲勞性能。專利CN101781734A公開了一種制動鼓用釩鈦鑄鐵，該方案中灰鑄鐵碳當(dāng)量較低，導(dǎo)熱性能相對較差，易出現(xiàn)熱裂紋；專利CN101586206A公開了一種銅鉻高硅合金灰鑄鐵。本發(fā)明提出了一種Sn,Nb復(fù)合合金化對鑄鐵中片狀石墨和珠光體組織同時起到顯著細(xì)化作用的高碳當(dāng)量灰鑄鐵及其生產(chǎn)方法，使灰鑄鐵的強(qiáng)度得到有效提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出一種Sn,Nb復(fù)合合金化的高強(qiáng)度高碳當(dāng)量灰鑄鐵及其生產(chǎn)方法。Sn,Nb復(fù)合合金化顯著細(xì)化了鑄鐵中的石墨和珠光體組織，并增加了珠光體含量，有效地提高了灰鑄鐵的強(qiáng)度，所得鑄鐵的硬度大于160HB，抗壓強(qiáng)度大于600MPa。

本發(fā)明的Sn,Nb復(fù)合合金化灰鑄鐵的成分(重量百分比)為：C：3.5-4.0%，Si：1.8-2.8%，Mn：0.6-1.0%，P：0.02-0.08%，S：0.02-0.10%，Sn：0.02-0.10%，Nb：0.07-0.40%，F(xiàn)e余量。根據(jù)需要還可添加如下的一種或幾種元素：Cu：0.3-0.8%，Cr：0.2-0.7%，Ni：0.2-2.0%，Mo：0.2-1.0%，V：0.01-0.07%，Ti：0.01-0.07%。其中，Sn,Nb復(fù)合合金化灰鑄鐵中的珠光體含量在98%以上。

本發(fā)明還提供了上述鑄鐵的生產(chǎn)工藝，包括如下步驟：

（1）合金熔煉：采用鑄造生鐵、低、中碳碳素廢鋼材、回收的同類鑄鐵、純銅、純錫、錳、鈮、鉻、鎳、鉬、釩、鈦等合金材料為原料。按各元素重量百分比進(jìn)行配料：C：3.5-4.0%，Si：1.8-2.8%，Mn：0.6-1.0%，P：0.02-0.08%，S：0.02-0.10%，Sn：0.02-0.10%，Nb：0.07-0.40%，F(xiàn)e余量。根據(jù)性能的要求，可以添加如下的一種或幾種元素：Cu：0.3-0.8%，Cr：0.2-0.7%，Ni：0.2-2.0%，Mo：0.2-1.0%，V：0.01-0.07%，Ti：0.01-0.07%

合金鑄鐵采用常規(guī)的中頻感應(yīng)爐熔煉，先將鑄造生鐵、低、中碳碳素廢鋼材、回收的同類鑄鐵件加入爐內(nèi)，根據(jù)性能要求可同時加入其它合金元素Cu,Cr，Ni，Mo。然后升溫到1400℃~1430℃，根據(jù)爐內(nèi)鐵液成分化驗結(jié)果調(diào)整成分，調(diào)整好成分后將鐵水溫度提高到1490℃-1540℃，所有原料熔化后在爐內(nèi)保溫10-20分鐘使其成分均勻化后出鐵水。鐵水出爐溫度控制在1500℃~1550℃。Nb在鐵水出爐前10-15分鐘時加入爐內(nèi)。如果需要加入V，Ti合金則在出爐前10-15分鐘加入爐內(nèi)；

（2）孕育及變質(zhì)改性處理：在包內(nèi)加入鐵水重量0.3-0.6%的孕育劑（75SiFe）和一定量的金屬錫，將步驟（1）中所得鐵水倒入澆包內(nèi)進(jìn)行包內(nèi)孕育及變質(zhì)改性處理，適度攪拌并孕育2-5分鐘，孕育完馬上澆注；

（3）澆注：將經(jīng)過步驟（2）處理后的鐵水在溫度為1400±20℃時進(jìn)行澆注，10分鐘內(nèi)澆注完畢。

本發(fā)明所得的高碳當(dāng)量Sn,Nb復(fù)合合金化灰鑄鐵中，利用了錫對鑄鐵中片狀石墨的顯著細(xì)化和鈮顯著細(xì)化珠光體組織的作用，同時錫、鈮還能提高珠光體的轉(zhuǎn)變量。復(fù)合加入Sn,Nb后，鑄鐵中石墨和珠光體都顯著細(xì)化（附圖1、2、3、4），且使組織中的珠光體含量提高到98%，從而顯著提高了鑄鐵的硬度、抗壓強(qiáng)度、彈性模量。

附圖說明

圖1為普通灰鑄鐵的石墨形貌

圖2為錫鈮復(fù)合合金化灰鑄鐵的石墨形貌

圖3為普通灰鑄鐵中珠光體片間距的金相圖

圖4為錫鈮復(fù)合合金化灰鑄鐵中珠光體片間距的金相圖。

具體實施方式

實施例一：