[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)韌球墨鑄鐵的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410230659.6
• 申請(qǐng)日: 2014-05-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103981434A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-08-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李平;李鋒軍;韓建普;徐治新;蘇莉;彭保中;歐陽(yáng)維強(qiáng);甄艷君;湯明健;范隨長(zhǎng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 河南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C37/10
• 分類號(hào): C22C37/10;C22C37/04;C21C1/10;B22D1/00
• 代理公司: 鄭州紅元帥專利代理事務(wù)所(普通合伙) 41117
• 代理人: 楊妙琴

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于金屬材料領(lǐng)域，涉及一種利用中頻電爐制備高強(qiáng)韌球墨鑄鐵的方法，特別是一種高強(qiáng)韌球墨鑄鐵的制備方法。

背景技術(shù)：

球墨鑄鐵因其制造和經(jīng)濟(jì)方面的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)具有強(qiáng)度較高、韌性好、耐磨性能好等優(yōu)良的綜合性能，用它代替碳鋼、合金鋼等作為一種優(yōu)良的工程材料，廣泛用于內(nèi)燃機(jī)曲軸、齒輪、連桿、殼體，以及鑄管等重要零部件上。

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的不斷提高，對(duì)相關(guān)設(shè)備、零件的性能要求越來(lái)越高，一些在高速、高壓、高溫、重載、腐蝕等特殊環(huán)境下工作的零件，往往因其快速或異常損壞使整個(gè)設(shè)備報(bào)廢，造成巨大的損失。傳統(tǒng)的汽車、拖拉機(jī)底盤(pán)用傳動(dòng)軸、后橋殼體、差速器殼、支架等，在國(guó)內(nèi)主要采用QT450-10或QT600-3，在國(guó)外如俄羅斯多采用QT500-7。隨著功率的不斷提高，在動(dòng)力傳動(dòng)過(guò)程中，特別是變速和剎車時(shí)，由于承受強(qiáng)烈的扭矩和回轉(zhuǎn)疲勞應(yīng)力的作用，仍采用裝配小功率的QT450-10、QT600-3或QT500-7標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)的球鐵材料，相關(guān)零部件容易出現(xiàn)開(kāi)裂現(xiàn)象，因此提高這些零部件材料強(qiáng)度的同時(shí)兼顧高的韌塑性，顯得非常必要。

目前，各個(gè)國(guó)家等效采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO1083-87(球墨鑄鐵分級(jí))，常用的有：QT400-18，QT450-10，QT500-7，QT600-3，QT700-2等，某大功率拖拉機(jī)驅(qū)動(dòng)橋的行星架和錐傳動(dòng)支座對(duì)材質(zhì)的性能要求超過(guò)了此標(biāo)準(zhǔn)。其難點(diǎn)是：在要求高強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度不低于600MPa)的同時(shí)，還要求高的韌塑性(伸長(zhǎng)率不低于10％)，同時(shí)滿足高強(qiáng)度和高韌性，通常需進(jìn)行適當(dāng)熱處理(如等溫淬火)等方法才能達(dá)到，因此，在鑄態(tài)條件下有很大的難度。

國(guó)內(nèi)外類似研究應(yīng)用的報(bào)道很少。2007/6現(xiàn)代鑄鐵公開(kāi)了廣州柴油機(jī)廠生產(chǎn)的筒式柴油打樁機(jī)上的活塞，其鑄態(tài)性能要求達(dá)到QT600-10，采用如下技術(shù)措施：(1)采用沖天爐電爐雙聯(lián)熔煉，吹氮?dú)鈹嚢杳摿颍_保原鐵液w(S_原)≤0.020％；(2)采用覆砂鐵型鑄造,并適當(dāng)控制w(Mg)和w(RE)含量,以獲得較高的球化率；(3)采用含銅球化劑,并強(qiáng)化孕育,以獲得恰當(dāng)?shù)闹楣怏w和鐵素體比例。礦山機(jī)械第34卷2006年第4期公開(kāi)鄭州大學(xué)研究者采用沖天爐與電爐雙聯(lián)的熔煉工藝，并進(jìn)行二次脫硫處理成功生產(chǎn)QT600-10高強(qiáng)韌球墨鑄鐵。但這兩處報(bào)道的方法均要采用脫硫處理，工序較為復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容：

綜上所述，為了克服現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題的不足，本發(fā)明提供一種利用中頻電爐、通過(guò)選用低硫生鐵、廢鋼等原材料熔煉鐵液生產(chǎn)高強(qiáng)韌球墨鑄鐵鑄件的方法，主要包括化學(xué)成分設(shè)計(jì)、爐料選擇及中頻爐熔煉、球化劑選擇及球化處理方法、孕育劑選擇及孕育處理方法等。本方法不需熱處理和脫硫處理，工序少，采用濕型砂生產(chǎn)線制造QT600-10鑄件，比覆砂鐵型鑄造效率高、成本低；生產(chǎn)的球墨鑄鐵強(qiáng)度高、塑性和韌性好，可用于汽車、拖拉機(jī)底盤(pán)用傳動(dòng)軸、后橋殼體、差速器殼、支架等零部件。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種高強(qiáng)韌球墨鑄鐵，其材料化學(xué)成分的質(zhì)量百分比為：

C：3.60％～3.80％，Si：2.50％～2.80％，Mn：0.30％～0.50％，P≤0.05％，S≤0.02％，Mg：0.030％～0.050％，RE：0.020％～0.040％，Cu：0.50％～0.70％，余量為Fe。

一種高強(qiáng)韌球墨鑄鐵的制備方法，包括以下步驟：

第一步、化學(xué)成分設(shè)計(jì)，材料最終化學(xué)成分按質(zhì)量百分比為：

C：3.60％～3.80％，Si：2.50％～2.80％，Mn：0.30％～0.50％，P≤0.05％，S≤0.02％，Mg：0.030％～0.050％，RE：0.020％～0.040％，Cu：0.50％～0.70％，余量為Fe；

第二步、爐料選擇及中頻爐熔煉：采用中頻感應(yīng)電爐熔煉鐵液，爐前原鐵液的配料化學(xué)成份為C：3.60％～3.80％，Si：1.00％～1.60％，Mn：≤0.20％，P≤0.05％，S≤0.03％，余量為Fe；選用含硫、磷、錳量低的生鐵、廢鋼和回爐料，沒(méi)有脫硫工序，配比(質(zhì)量百分比)為：生鐵︰廢鋼︰回爐料＝30％～60％︰10％～30％︰余量回爐料，將稱量好的爐料加入爐內(nèi)熔煉，保證處理前的原鐵液化學(xué)成分要求，鐵液出爐溫度1450～1480℃；采用蓋包球化處理，球化劑加入量按包鐵液重量的1.0％，采用沖入法，球化劑加入量通常為1.2％～1.4％或更高；