[發明專利]一種高硅鉬球鐵材料的合成制備工藝

有效

• 申請號: 201610723567.0
• 申請日: 2016-08-25
• 公開（公告）號: CN106222526B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 董福元;尤國慶;韓軍;郭亮;潘俊
• 申請（專利權）人: 共享裝備股份有限公司
• 主分類號: C22C37/04
• 分類號: C22C37/04;C22C37/10;C22C33/10
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司32102
• 代理人: 徐素柏

技術領域

本發明涉及金屬材料領域 ，特別涉及一種高硅鉬球鐵材料的合成制備工藝。

背景技術

高硅鉬球鐵具有較高的高溫強度、耐熱疲勞性、優異的高溫抗氧化性、以及良好的耐高溫抗蠕變性能，因此在排氣管、渦輪殼、中壓外缸等耐高溫部件上獲得廣泛應用。由于硅和鉬的含量較高，因此，脆性較大，容易產生碎塊石墨以及石墨惡化層，由于高硅低碳的制約，還容易產生顯微縮松。

中國專利文獻CN105154759A公開了一種高硅鉬球墨鑄鐵，該球墨鑄鐵含有碳3.3～3.5%、硅3.0～3.2%，錳0.1%以下，磷 0.04%以下，硫 0.01以下，鎂0.04～0.07%、鉬0.5～0.6%、稀土0.08～0.15%、銻0.004～0.005%、剩余部分由鐵及不可避免的夾雜構成。該文獻配料原料中生鐵40%～50%；廢鋼20%～30%；回爐料20%～30%；加料順序為生鐵、回爐料、廢鋼、硅鐵、鉬鐵依次加入到電爐中。使用以生鐵為主的傳統配方，對鐵液成分要求嚴格，如低錳、低鈦、低硫、低磷以及低的微量元素含量。因此對普通生鐵有嚴格的要求，生產成本較高。同時高硅鉬球鐵有沖擊韌性要求，也時常出現不合格情況。

發明內容

本發明的目的是提供一種適用廢鋼為主要原料，采用中間加入和鏡面加入的聯合加碳方式的合成制備工藝，制備高強度和高沖擊韌性的高硅鉬球墨鑄鐵材料。

本發明的目的是這樣實現的，一種高硅鉬球鐵材料的合成制備工藝，所述高硅鉬球鐵材料各組份的質量百分含量為C:3.3%～3. 5%；Si:2.7%～2.9%；Mo：0.4%～0.5%；P:＜0.03%；S:＜0.015%；Mn:0.25%～0.30%；Mg:0.04%～0.05%，Sb: 0.001%～0.01%,其余為Fe；所述高硅鉬球鐵材料的合成制備工藝包括如下步驟：

步驟一：配置原材料：所述原材料包括下述質量百分比的配料：廢鋼60%～70%；生鐵25%～35%；硅鐵1%～1.2%，鉬鐵1%～1.3%；增碳劑2～2.5%；

步驟二：熔煉：原料熔化過程中，爐料采用分批加入的方式：第一批加入全部的生鐵，1/3質量的廢鋼；待爐料熔清后，加入第二批爐料：5/11質量的增碳劑和1/3質量的廢鋼，其中廢鋼壓在增碳劑表面采用壓碳的方式加入，待第二批爐料熔清后，加入第三批爐料：5/11質量的增碳劑和1/3質量的廢鋼同樣采用壓碳的方式加入，當第三批爐料全部熔清后，加入全部的硅鐵、鉬鐵，待鐵水升溫至1400℃～1410℃，扒渣除雜后將剩余的1/11質量的增碳劑鏡面加入；

步驟三：取樣分析和調配：持續加熱，待鐵水升溫到1430℃～1440℃，取鐵水做樣品化學光譜分析，并根據分析結果對鐵水成分進行調配，直至鐵水中除Sb外的其它各組分含量均符合要求；

步驟四：出鐵、球化及孕育處理，先將稀土鎂球化劑放置在球化包底部橫檔的一側，并用廢鋼片包覆稀土鎂球化劑表面，然后將鐵水升溫到1500℃～1520℃后，保溫3-5min后將鐵水向球化包中沒有放置球化劑的一側倒入，同時向鐵水中隨流加入鐵水質量0.001%～0.01%的Sb，球化結束后，進行倒包孕育；

步驟五：除渣，向球化包內添加除渣劑，用扒渣耙攪拌均勻后進行扒渣。

步驟六：澆注，將鐵水澆注到模具中，并且在澆注時隨鐵水流加入隨流孕育劑進行隨流孕育。

為優化球化及孕育工藝，所述步驟四中，球化處理采用的球化劑為0.9%硅鎂合金+0.1%重稀土球化劑；所述球化劑的粒度為10mm～25mm, 同時將0.2%SiC孕育劑放置包內覆蓋在球化劑上，孕育劑的粒度為3mm～8mm；倒包孕育劑為鐵水質量的0.6%硅鋇＋0.4%硅鐵孕育，孕育劑的粒度為3mm～8mm。

為進一步優化隨流孕育，所述步驟六中的隨流孕育采用的孕育劑是粒度為0.2mm～0.7mm的硫氧孕育劑，其加入量為鐵水質量的0.15%。

本發明的方法具有如下有益效果：

（1）本發明通過各化學元素比的合理搭配，有效改善了鑄件的脆性傾向，明顯提高了高硅鉬球墨鑄鐵件的力學性能，經檢測，采用本發明的方法制備的高硅鉬球墨鑄鐵件的抗拉強度抗拉強度＞500MPa，屈服強度＞320MPa，延伸率＞12%，室溫沖擊＞7J，硬度為＞170HB；

（2）原料中以廢鋼為主，并且廢鋼在生鐵后面加入,因生鐵熔點比廢鋼低，可以使生鐵更快的熔化，另一方面，能使廢鋼在融化前得到足夠的烘烤，從而消除廢鋼其表面的油漬及水分，使廢鋼熔化前得到凈化，從而使熔化的鐵水更純凈；